Эксплуатационно-технические свойства материалов

В зависимости от факторов, действующих на материал, эксплуатационно-технические свойства можно разделить на физические, механические и химические.

Физические свойства определяются по весовым характеристикам материала и его отношению к разнообразным физическим воздействиям (действие воды, пара, тепла, огня, звука и пр.).

Весовые характеристики. Основная весовая характеристика материала – его масса, измеряемая в граммах, килограммах, тоннах. Для характеристики различий в массе материалов, имеющих одинаковый объём, служит плотность p, (г/см³, кг/м³). Обычно определяют среднюю плотность – отношение массы материала к его объёму в естественном состоянии, вместе с возможными порами и пустотами. Плотность строительных материалов очень различна – от 7860 кг/м³ у стали до 50 кг/м³ у пенопластов. Необходимо учитывать, что у пористых материалов средняя плотность – величина непостоянная, может меняться при изменении влажности воздуха или контакте с водой. Плотность материала в большой мере влияет на его долговечность. Материалы с равномерной плотностью более качественны и прочны, чем неоднородные. Снижение плотности материалов при сохранении необходимой прочности и долговечности ведёт к снижению трудоёмкости транспортировки и монтажа, повышает эффективность строительства.

Гидрофизические свойства показывают отношение материала к действию влаги, воды, замораживания и оттаивания:

- гигроскопичность – способность материала поглощать водяные пары из воздуха и конденсировать их. Обратный процесс (при повышении температуры и снижении влажности воздуха) – влагоотдача – свойство испарять влагу. Эти свойства нежелательны для материалов ограждающих конструкций, ведут к потере прочности и долговечности;

- водопоглощение – способность материала (пористого) при непосредственном контакте с водой впитывать её и удерживать. Изменение содержания влаги в материале сопровождается изменением его размеров и объёма, т.е. деформацией. Для конструкций, постоянно подверженных действию воды, важна водостойкость материалов – свойство сохранять прочность в насыщенном водой состоянии;

- водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Водонепроницаемы материалы, не имеющие пор или очень плотные, с мелкими замкнутыми порами, – это важно для гидроизоляционных и кровельных конструкций;

- морозостойкость – способность насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без потери прочности. При замерзании вода в порах увеличивается в объёме на 10%, возникают разрывы и микротрещины, при оттаивании материал дополнительно насыщается водой – такие циклические воздействия разрушают материал. Климатические условия большинства регионов России таковы, что показатели морозостойкости в значительной мере определяют долговечность материала в ограждающих конструкциях и наружных покрытиях.

Теплофизические свойства показывают отношение материала к тепловому воздействию:

- теплопроводность – способность материала проводить тепловой поток сквозь себя при разнице температур на противоположных поверхностях. Сухой воздух в замкнутых порах материала очень плохо проводит тепло. Материалы с низкой теплопроводностью называют теплоизоляционными, их применение позволяет уменьшить толщину ограждающих конструкций и перекрытий, снизить энергозатраты на отопление зданий;

- теплоёмкость – способность материала поглощать теплоту при нагревании. У воды теплоёмкость высокая, поэтому при увлажнении материала это свойство возрастает. Теплоёмкость строительных материалов учитывают при расчёте затрат топлива и энергии;

- огнестойкость – способность материала сохранять прочность и целостность структуры при воздействии огня и высоких температур. По степени пожароопасности материалы делят на сгораемые (горят или тлеют под действием огня и продолжают гореть после его устранения), трудносгораемые (под действием огня тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня тление прекращается) и несгораемые (при действии огня не сгорают, не тлеют и не обугливаются). Однако, даже используя несгораемые материалы в конструкциях, необходимо учитывать, что в условиях пожара температура достигает 1000 ºС и может наступить их химическое разложение или деформация.

Акустические свойства характеризуют взаимодействие материала со звуком, т.е. звуковыми волнами:

- звукопоглощение – способность материала поглощать звуковую энергию. Коэффициент звукопоглощения выше у материалов, имеющих крупные открытые поры и рельефную лицевую поверхность;

- звукопроводность – свойство материала передавать звуковые волны сквозь себя. Для увеличения звукоизоляции ограждений и снижения уровня шума в помещении наиболее эффективно использование нескольких чередующихся слоёв плотных и пористых материалов.

Механические свойства.Отражают способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием внешних механических сил (нагрузок).

Деформативные свойства проявляются в том, что под действием нагрузки материал изменяет свои размеры и форму – деформируется, при этом он может быть упругим, гибким или хрупким:

- упругость – способность материала самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после снятия нагрузки, поэтому её называют обратимой;

- пластичность – способность материала значительно изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, и сохранять эти размеры и форму после снятия нагрузки. Пластическую деформацию называют необратимой;

- хрупкость – способность материала разрушаться при механических воздействиях без заметной пластической деформации. Хрупкое разрушение трудно предсказуемо, так как происходит очень быстро при достижении нагрузки предельно допустимого уровня. Хрупкими являются такие материалы, как стекло, керамика, бетон, но при очень низких отрицательных температурах хрупкость могут проявлять пластмассы, сталь.

Прочность – способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами. Прочность материалов оценивают пределом прочности (МПа) – максимальной нагрузкой, при которой начинается разрушение. Эти нагрузки определяют в лабораторных условиях на образцах, но в реальности разрушение наступает раньше, чем нагрузка достигнет предельного теоретического значения, так как материалы имеют дефекты, трещины, ослабляющие их структуру. В соответствии с направлением действия нагрузки различают прочность на сжатие, растяжение, изгиб и удар. Эти показатели у одного и того же материала могут существенно различаться – это необходимо учитывать при выборе конструкционных материалов для определённых целей – несущие стены, колонны, перекрытия, опоры и пр.

Твёрдость – способность материала сопротивляться проникновению в его поверхность другого, более твёрдого материала. Высокая твёрдость материала не всегда соответствует его прочности. Характеристика твёрдости имеет наиболее важное значение при выборе отделочных материалов, особенно напольных покрытий.

Истираемость – способность материала сопротивляться истирающим воздействиям, разрушающим его поверхностный слой. Стойкость к истиранию имеет большое значение для ступеней лестничных маршей и напольных покрытий, особенно в общественных сооружениях, а также дорожных покрытий.

Химические свойства.Характеризуют способность материала к химическим превращениям под действием веществ, с которыми он контактирует.

Горючесть – свойство материала гореть, то есть участвовать в сложном химическом процессе с выделением теплоты и света. Основа горения – окислительно-восстановительные реакции веществ материала с кислородом воздуха. Горючесть определяется содержанием в материале органических веществ – если их более 2% массы, то материал относят к горючим и оценивают степень его горючести.

Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться действию агрессивных веществ внешней среды, которые, вступая в химическое взаимодействие, могут вызвать его разрушение, снижение прочности – коррозию. Для неорганических материалов наиболее агрессивной средой является вода (пресная, морская, дождевая, грунтовая) с растворёнными в ней солями и газами, растворы кислот, щелочей. Материалы на основе органических веществ изменяют свои свойства вследствие химических превращений под влиянием кислорода воздуха, ультрафиолетового излучения, высокой температуры. В современных условиях агрессивность внешней среды в крупных городах высока, поэтому коррозионная стойкость – один из важнейших факторов, влияющих на долговечность ограждающих конструкций.

Адгезионная способность – свойство вязкопластичных и текучих материалов (краски, клеи, мастики, штукатурки) обеспечивать прочное сцепление с поверхностью за счёт сил межмолекулярного взаимодействия. Адгезия зависит от химической природы материалов, состояния поверхности, условий внешней среды.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 684; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!