Общие понятия:
Все свойства строительных материалов можно объединить в группы:
- физические;
- механические;
- химические;
- технологические;
- эксплуатационные.
1.1 Физические свойства
Физические свойства материала характеризуют его поведение под воздействием физических факторов (вода, температура и тд.).
Плотность- отношение массы вещества к занимаемому им объему. Так как строительные материалы обладают различной микро- и макроструктурой, материаловедении различают истинную, среднюю и насыпную плотности.
Истинная плотность (ρ) – физическая величина, равная массе единицы объема вещества материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Определяют истинную плотность в кг/м3 по формуле:
ρ = m / Va,
где, m – масса материала, кг;
Va– абсолютный объем материала без учета пор и пустот, м3.
Средняя плотность (ρm) – масса единицы объема абсолютно сухого материала в естественном состоянии (без удаления из него
пор или пустот), рассчитываемая по формуле:
Ρm = m / V
Насыпная плотность (ρн) – масса единицы объема просушенного сыпучего материала, которую определяют при заполнении мерного сосуда (с известным объемом) и рассчитывают по формуле:
γ = (m2 – m1) / V
где, m1 — масса пустого мерного сосуда, кг;
m2 — масса мерного сосуда вместе с сыпучим материалом, кг;
V — объем мерного сосуда, м3.
Пористость (Vпор)– это степень заполнения объема материала порами. Пористость определяется в процентах по формуле:
Vпор = (1 – ρm/ρ) × 100
где, ρm - средняя плотность материала (изделия), кг/м3;
ρ - истинная плотность материала (изделия), кг/м3.
Влажность– содержание влаги в материале в данный момент, отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии. Влажность Wm (%).
Wm = [(m1 – m2)/ m2]х100
m1 – масса материала в естественном влажном состоянии(г);
m2 – высушенный материал (г);
Водопоглощение –способность материла поглощать влагу и удерживать ее в своих порах.
Влагоотдача –способность материала терять воду (испарение в течение суток при t =20ºC и относительная влажность 60%).
Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные перемены замораживания и оттаивания без признаков разрушения (зависит от пор).
Теплопроводность –способность материала передать теплоту сквозь свою толщу от одной своей поверхности к другой.
Теплоемкость – способность материала поглощать при нагревании теплоту.
Огнестойкость – способность материала выдерживать без разрушения воздействие огня и воды в условиях пожара (несгораемые, трудносгораемые, сгораемые материалы).
Гигроскопичность – способность материалов поглощать водяные пары из воздуха.
1.2 Механические свойства
Механические свойства – способность материала сопротивляться воздействию внешних сил или иных факторов, вызывающих в нем внутренние напряжения сжатия, растяжения или сдвига.
Упругость – свойство материала самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее принято называть обратимой.
Пластичность – свойство материала изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело не может самопроизвольно восстановить свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластической деформацией.
Водостойкость – способность материала не пропускать воду под давлением.
Твердость – способность материалов сопротивляться проникновению в них других материалов. От твердости материала зависит его истираемость: чем выше твердость, тем меньше истираемость.
Износостойкость – способность материала противостоять воздействию на него сил трения и ударных воздействий от движущихся предметов.
Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами.
1.3 Химические свойства
Химические свойства выражают степень активности материала к химическому взаимодействию с реагентами и способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды.
Коррозионная стойкость — способность материала противостоять физико-химическому взаимодействию с агрессивной средой, приводящему к разрушению структуры материала с образованием новых химических соединений. В большинстве случаев ее определяют у металлов, окисляющихся на воздухе, по различным методикам.
Биостойкость материалов — устойчивость материала под воздействием биологических объектов окружающей среды (плесень, насекомые, грызуны), которая зависит от химического состава строительного материала, влажности и условий эксплуатации. В большинстве случаев ее определяют у природных органических материалов, например стойкость древесины к действию разрушающих микроорганизмов и насекомых при эксплуатации в воздушно-сухом состоянии.
Радиационная стойкость — свойство материала сохранять свой химический состав, структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующих излучений. Развитие атомной энергетики и широкое использование источников ионизирующих излучений в различных отраслях народного хозяйства вызывают необходимость оценки радиационной стойкости и защитных свойств материалов.
1.4 Технологические свойства
Технологическими свойствами, называют способность материала к восприятию определенных технологических операций с целью изменения формы, размеров, характера поверхности, плотности.
Удобоукладываемость – технологическое свойство строительного раствора легко укладываться тонким и плотным слоем на пористое основание и не расслаиваться при транспортировании, перекачивании насосами и хранении.Удобоукладываемость зависит от подвижности и водоудерживающей способности растворной смеси.
Адгезия— свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух различных материалов зависит от природы материала, формы и состояния поверхности, условий контакта и т. д. Она появляется и развивается в результате сложных поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз, и характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого. Важное значение адгезионные свойства имеют при получении композиционных материалов и изделий (бетонов разных видов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов).
Вязкость — способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в материале зависят уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью.
Водоудерживающая способность характеризуется свойством раствора не расслаиваться при транспортировании и сохранять достаточную влажность в тонком слое на пористом основании. Растворная смесь, имеющая низкую водоудерживающую способность, при транспортировании расслаивается, а при укладке на пористое основание (керамический кирпич, бетон, дерево,) быстро отдает ему воду.
1.5 Эксплуатационные свойства
Строительное изделие, деталь или конструкция должны удовлетворять требованиям эксплуатации, т. е. обладать надежностью и долговечностью, которые характеризуют продолжительность выполнения изделием своих функций в течение заданного срока службы или до наступления предельного состояния.
Работоспособность— техническое состояние, при котором обеспечивается нормальное выполнение материалом основных функций, при этом исправность обязательно включает в себя работоспособность.
Безотказность — свойство материала непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени.
Ремонтопригодность — свойство материала, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния в результате предупреждения, выявления и устранения отказов.
Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния.
Сохраняемость — свойство объекта сохранять работоспособность (безотказность, долговечность и ремонтопригодность) при хранении и транспортировании или в перерывах между использованием.