Свойства строительных материалов

Для производственных целей и правильного использования строительных материалов необходимо знать их основные свойства (объемный и удельный веса, прочность, теплопроводность, влагоемкость, морозостойкость, огнестойкость, звукопроводность и др.). Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ) установлены единые требования к качеству строительных материалов, обязательные для всех организаций. Объемный вес — вес единицы объема материала в его естественном состоянии.

Для строительных материалов обычно применяют показатели объемного веса в килограммах на кубический метр (кг/м3). Знание объемного веса строительных материалов имеет большое практическое значение.

Им пользуются при расчетах потребности в транспорте для перевозки материалов и при расчетах прочности конструкции. Вес единицы объема материала в плотном состоянии, то есть без пор и пустот, называется Удельным весом материала.

Для строителей практическое значение имеют главным образом удельные веса некоторых жидкостей и твердых материалов как для расчетов конструкций, так и для определения потребности в таре (емкости) и транспортных средствах. Под Плотностью понимают степень заполнения объема материала веществом, из которого он состоит.

Плотность равна отношению объемного веса материала к его удельному весу и выражается или относительной величиной, или в процентах. Пористость — это степень заполнения материала порами.

Пористость материала определяется как отношение разности между удельным и объемным весом к удельному весу материала, умноженной на 100, и выражается в процентах.

Плотность и пористость в основном определяют прочность, теплопроводность, морозостойкость, водопроницаемость и водопоглощение материала. Прочность — способность материала сопротивляться действующим на него нагрузкам (сжатию, изгибу, скалыванию, разрыву, срезу, растяжению и др.). Прочность характеризуется пределом прочности — величиной нагрузки, при которой материал разрушается.

Предел прочности выражается в килограммах на квадратный сантиметр или миллиметр (кг/см2; кг/мм2). Для большинства строительных материалов характеризующая их прочность приводится в ГОСТах и технических условиях.

Предел прочности каменных материалов при сжатии (кг/см2) называется маркой материала.

Прочность материалов на сжатие определяют при помощи прессов различных конструкций. Способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала называется Твердостью . Твердость нельзя смешивать с прочностью материалов на сжатие.

Эти понятия различны.

Твердость однородных каменных материалов определяют по "шкале твердости", твердость дерева и металлов вдавливанием в них стального шарика и последующим измерением глубины вдавливания. От твердости материалов зависит их истираемость (способность сопротивляться действию истирающих усилий), которая имеет большое значение при устройстве полов, лестниц, дорожных покрытий.

Испытывают материалы на истирание в лабораториях, на "кругах истирания". Водопоглощаемость определяется расходом воды на заполнение пор материала: ее исчисляют в процентном отношении к первоначальному весу или объему материала.

Например, первоначальный вес сухого глиняного красного кирпича равен 1750 кг/м3, а после нахождения в воде в течение 12 часов объемный вес увеличился до 1960 кг/м3. При насыщении материалов водой их объемный вес и теплопроводность увеличиваются, в то же время прочность уменьшается.

Поэтому прочность каменных материалов следует испытывать в сухом и в насыщенном водой состоянии.

Отношение прочности материала, насыщенного водой, к прочности сухого материала называется Коэффициентом размягчения . Водостойкие материалы имеют коэффициент размягчения выше 0,8. Материалы с коэффициентом размягчения ниже 0,8 нельзя употреблять в сырых местах. Способность материала не разрушаться в водонасыщенном состоянии под действием мороза называется Морозостойкостью материала.

Испытание на морозостойкость производится путем многократного замораживания и оттаивания насыщенного водой материала. Каждое замораживание и оттаивание продолжается 4—6 часов.

Материалы, идущие на фундаменты, подвергают замораживанию и оттаиванию от 25 до 50 раз. Если материалы (камень или кирпич) после 25-кратного испытания не имеют признаков разрушения, то они считаются пригодными для кладки фундаментов. Для устройства стен и кровли считаются пригодными материалы, выдержавшие 15-кратное попеременное замораживание и оттаивание.

Способность материалов поглощать при нагревании определенное количество тепла, а при остывании отдавать его называется Теплоемкостью . Теплоемкость необходимо учитывать при выборе материалов для устройства печей. Чем выше теплоемкость материала и массивнее печь, тем более тепла она может аккумулировать и равномернее, в более длительный срок, отдавать его. Показателем теплопроводности материала служит так называемый коэффициент теплопроводности; численно он равен количеству тепла, которое в течение часа передается через 1 м2 стены толщиной 1 м при разности температур на противоположных его сторонах в Г. Коэффициент теплопроводности обозначают ккал/м2-час-град.

Под Огнестойкостью материалов понимается их способность сопротивляться воздействию огня.

Огнестойкость характеризуется той или иной степенью возгораемости материалов. По степени сопротивляемости действию огня материалы подразделяют на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые — не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются под действием огня или высокой температуры. Это кирпич, бетон, черепица, металлы.

Трудносгораемые — под воздействием огня или высокой температуры тлеют или обугливаются, но не воспламеняются. Это материалы, состоящие из несгораемых и сгораемых составных частей (асфальтовый бетон, гипсовые стройдетали, армированные сгораемыми материалами, глиносоломенные материалы).

Сгораемые материалы горят открытым пламенем и способствуют увеличению огня даже при удалении источника огня (лесоматериалы, битумы, смолы, кровельный толь, солома и т. д.). Пластичность — способность материала под действием на него нагрузок изменять свою форму, не разрушаясь, и сохранять принятую форму после прекращения действия нагрузки. Это ценное свойство материалов используется при изготовлении изделий сложной конфигурации, например из глины, бетона.