Строительное производство

Строительное производство

Основы строительного производства

Строительное производство RSS Feed
 
 
 
 

Главнейшие физико-механические свойства строительных материалов

Все строительные материалы обладают различными физико-механическими свойствами, которые влияют на техническую и экономическую характеристику возводимых зданий и сооружений.

Наиболее важными физико-механическими свойствами, присущими строительным материалам, являются следующие.

Прочность.

Прочностью строительных материалов называется их способность к восприятию нагрузок. Предел прочности материалов на сжатие и растяжение (т. е. величина разрушающей нагрузки) определяется по формуле.
Для всех широко применяемых в строительстве материалов все виды допускаемых напряжений, а также и другие их свойства, определены действующими стандартами (ГОСТ).

Твердость и истираемость.

Твердость характеризуется способностью материалов сопротивляться проникновению в них другого, более твердого тела. Истираемость зависит от твердости материала и характеризуется степенью износа материалов, уложенных в конструкции. Так, например, при движении по мостовой транспортных средств, при движении людей по полам жилых и служебных помещений и т. п. возникают истирающие усилия, в результате чего происходит износ (истирание) этих конструкций.

Морозостойкость.

Морозостойкостью (МРЗ) материалов называется их способность в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без признаков разрушения. Такие минеральные материалы, как бетон, камень бутовый, кирпич красный и некоторые другие, в зависимости от их назначения в конструкциях должны выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания. Например, стеновые материалы должны выдерживать пятнадцатикратное замораживание и оттаивание — МРЗ—15, материалы для фундаментов — МРЗ—25, материалы для возведения гидротехнических сооружений — МРЗ—100 и т. д. При этих условиях они пригодны для возведения из них строительных конструкций, подвергающихся атмосферно-температурным воздействиям.

Огнестойкость и огнеупорность.

Огнестойкость—это способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур порядка 600—650 °C.

Естественные камни и металлы относятся к группе несгораемых, но недостаточно огнестойких материалов. Камни при воздействии высоких температур разрушаются. Металлы при высоких температурах деформируются.

Огнеупорность — это способность материалов противостоять длительному воздействию высоких температур от 158 °C и более, не разрушаясь и не деформируясь. Например, жаропрочные стали, шамотные, динасовые и магнезитовые изделия и т. д.

Химическая стойкость.

Химически устойчивыми материалами являются такие, которые не боятся воздействия кислот, щелочей, газов и солей, растворенных в окружающей их среде — в воздухе или в воде, а также в производственных условиях.

Водопроницаемость и водопоглощение.

Водопроницаемостью материалов называется их способность пропускать через свою толщу воду под давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 ч через 1 м2 площади материала при определенном давлении. Водопоглощение характеризует степень заполнения пор водой абсолютно сухих материалов. Водопоглощение измеряется разностью веса сухого и водонасыщенного материала.

Теплопроводность и теплоемкость.

Теплопроводность материала определяется способностью пропускать через свою толщу тепло при разности температур на наружной и внутренней его поверхности.

Теплопроводность материалов измеряется количеством тепла в килокалориях, пропускаемого, например, кирпичной стеной толщиной в 1 м при площади сечения 1 м2 в течение 1 ч при разности температур на внутренней и наружной поверхности.

Теплоемкость материалов характеризуется их способностью нагреваться и затем отдавать тепло. Так, например, отопительная печь из стали или чугуна быстро нагревается, но и быстро остывает, так как сталь и чугун обладают весьма низким коэффициентом теплоемкости и, наоборот, высоким коэффициентом теплопроводности. В противоположность этому печь из кирпича после разогрева долго охлаждается, так как кирпич обладает высоким коэффициентом теплоемкости и малым коэффициентом теплопроводности.

Упругость и пластичность.

Упругими называются материалы, которые восстанавливают свою первоначальную форму после того, как снята воздействующая на них нагрузка. Так, например, стальная пружина или рессора под действием нагрузки растягивается или сжимается, а после снятия нагрузки принимает свою прежнюю форму. Таким же свойством обладают некоторые и другие материалы. Пластичностью материалов, в противоположность упругости, называется свойство, позволяющее материалу под воздействием нагрузки принимать заданную форму и сохранять ее после снятия нагрузки. Так, например, из бесформенного куска мятой глины прессуется кирпич. После выхода кирпича из-под пресса кирпич-сырец сохраняет приданную ему форму.

Хрупкость и сопротивление ударам.

Под хрупкостью материалов подразумевается способность воспринимать удары в процессе эксплуатации изготовленных из них конструкций и элементов зданий, сооружений и оборудования. Так, например, сталь, гранитный камень, дерево на торец и некоторые другие материалы под воздействием ударов длительное время не разрушаются. В противоположность этому хрупкие материалы: стекло, кирпич, уложенный плашмя, тонкостенные конструкции из бетона и другие — при ударных воздействиях быстро разрушаются. Хрупкие материалы не выдерживают также нагрузок на растяжение и на изгиб.

Пористость и плотность.

Наличие в материале мельчайших пустот является весьма важным свойством некоторых строительных материалов. Например, высокая пористость пенобетона, керамзита, аглопорита, пеносиликата и других пористых материалов допускает их применение для изготовления легких и нетеплопроводных деталей и конструкций стен, перекрытий и др.

В противоположность этому плотность материала характеризуется степенью заполнения его объема веществом, из которого он состоит. Так, например, гранит, состоящий в основном из кварца, полевого шпата и слюды, является весьма плотным материалом, а поэтому он обладает высоким коэффициентом теплопроводности.

Поэтому такие плотные минеральные материалы, как гранит, тяжелый бетон и другие, не могут применяться для устройства стен отапливаемых помещений. Ввиду высокой теплопроводности этих материалов толщина наружных стен отапливаемых помещений должна быть примерно вдвое большей, чем из кирпича, и втрое, вчетверо толще, чем из легких и пенобетонных современных пористых материалов.

Объемный и удельный вес.

Удельным весом какого-либо материала называется его вес в абсолютно плотном теле (без пустот и пор). Большое практическое значение имеет объемный вес материала, т. е. вес материала с учетом пор и пустот. В зависимости от величины удельного и объемного весов материалов находится и ряд других физико-механических свойств. Объемный вес материалов существенно влияет на вес здания или сооружения, в зависимости от чего определяются нагрузки на основание, фундаменты, стены и другие их элементы.