Связь состава и строение материалов с их свойствами и закономерностями изменения под воздействием различных факторов

Физические свойства строительных материалов

К физическим свойствам относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение, водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водо­проницаемость, морозостойкость, воздухо-, паро- и газо­проницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огне­стойкость и огнеупорность.

Масса — совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле

Истинная плотность — отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот.

Средняя плотность — физическая величина, определя­емая отношением массы образца материала ко всему за­нимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты.

Пористостью материала называют степень заполне­ния его объема порами.

Гидрофические свойства строительных материалов

Гигроскопичностью называют свойство пористых ма­териалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха.

Водопоглощение — способность материала впитывать воду и удерживать ее.

Влагоотдача — свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху, характеризуемое количеством во­ды (в процентах по массе или объему стандартного об­разца), теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.

Водопроницаемость — свойство материала пропускать воду под давлением.

Морозостойкость — свойство насыщенного водой ма­териала выдерживать многократное попеременное за­мораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Паро- и газопроницаемость — свойство материала пропускать через свою толщу под давлением водяной пар или газы (воздух).

Прочностные характеристики строительных материалов

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или дефор­мирующему воздействию внешних сил. К механическим свойствам относят прочность, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару, твердость, истираемость, износ.

Физико-механические свойства строительных материалов

Прочность — свойство материала сопротивляться раз­рушению под действием внутренних напряжений, возни­кающих от внешних нагрузок.

Упругость — свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки перво­начальные форму и размеры.

Пластичность — способность материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки.

Хрупкость — свойство материала мгновенно крошиться под действием внешних сил без предварительной деформации.

Твердость - свойство материала сопротивляться про­никанию в него другого материала, более твердого.

Истираемость — свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истирающих усилий.

Износом называют разрушение материала при сов­местном действии истирания и удара.

Теплофизические свойства строительных материалов

Теплопроводность — свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Теплоемкость — свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении.

Огнестойкость — способность материала противосто­ять действию высоких температур и воды в условиях пожара.

Огнеупорностью называют свойство материала вы­держивать длительное воздействие высокой температуры, не расплавляясь и не деформируясь.

Морозостойкость строительных материалов. Методы ее оценки.

Морозостойкость — свойство насыщенного водой ма­териала выдерживать многократное попеременное за­мораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Морозостойкость материала количественно оценивается циклами и соответственно маркой по морозостойкости. За марку материала по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; после испытаний образцы не должны иметь видимых повреждений, а потеря массы не должна превышать 5%.

Связь состава и строение материалов с их свойствами и закономерностями изменения под воздействием различных факторов

Знание строения строительного материала необходимо для понимания его свойств и в конечном итоге для решения практи­ческого вопроса, где и как применить материал, чтобы получить наибольший технико-экономический эффект. Строительный материал характеризуется химическим, мине­ральным и фазовым составом.

Химический состав строительных материалов позволяет су­дить о ряде свойств материала: огнестойкости, биостойкости, механических и других технических характеристиках. Химиче­ский состав неорганических веществ (цемента, извести и др.) и каменных материалов удобно выражать количеством содержа­щихся в них оксидов (%). Основные и кислотные оксиды химиче­ски связаны между собой и образуют минералы, которые и опре­деляют многие свойства материала.

Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в вяжущем веществе или в каменном мате­риале. Например, в портландцементе содержание трехкальциевого силиката (ЗСаО*SiO₂) составляет 45-60%, причем при большем его количестве ускоряется твердение, повышается прочность це­ментного камня.

Фазовый состав материала и фазовые переходы воды, нахо­дящиеся в его порах, оказывают влияние на все свойства и пове­дение материала при эксплуатации. В материале выделяют твер­дые вещества, образующие стенки пор, т.е. "каркас" материала, и поры, заполненные воздухом и водой. Если вода, являющаяся компонентом этой системы, замерзает, то образовавшийся в по­рах лед изменяет механические и тепломеханические свойства материала. Увеличение же объема замерзающей в порах воды вызывает внутренние напряжения, способные разрушить матери­ал при повторных циклах замораживания и оттаивания.

Строение материала изучают на трех уровнях:

1) макрострук­тура материала - строение, видимое невооруженным глазом;

2) микроструктура материала - строение видимое в оптический микроскоп;

3) внутреннее строение веществ, составляющих мате­риал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т.п.