Классификация строительных материалов

где Q - количество проходящей теплоты, Дж; а - толщина слоя материала, м; А - площадь, через которую проходит тепловой поток, м;

t2 - t1 - разность температур по  обеим сторонам слоя материала, °С; Z - время прохождения теплового  потока, ч.

В строительной технике коэффициент теплопроводности является одной из главных характеристик стеновых и теплоизоляционных материалов. Ниже приводится теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов. 
Теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов.

Теплоемкость - способность материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты. Она характеризуется коэффициентом теплоемкости С, Дж/ (кг·°С):

где Q - количество теплоты, затраченной на нагревание материала от t1 до t2, Дж; m - масса материала, кг; t2 - t1 - разность температур до и после нагревания, °С.

Теплоемкость материалов необходимо учитывать при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций, при расчете степени подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при проектировании печей.

Огнестойкость - способность материалов выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время (в часах) от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности более чем на 140 °С в среднем или на 180 °С в любой точке по сравнению с температурой до испытания. Предел огнестойкости кирпичной стены толщиной в один кирпич равен 5,5 ч; незащищенных стальных колонн - 0,25; балок, ферм, плит, панелей стен из железобетона - 0,5 ч. 
По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы (бетон, кирпич, асбестовые материалы) под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы (например, арболит, фибролит, асфальтобетон) с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии источника огня; сгораемые материалы (дерево, толь, пластмассы) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Огнеупорность - способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные (например, шамотные изделия) - выдерживающие действие температур от 1580 °С и выше, тугоплавкие (например, гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1360 ... 1580 °С, легкоплавкие (обыкновенный керамический кирпич), выдерживающие температуру ниже 1350 °С. 
Термическая стойкость материала характеризуется максимальной величиной длительно действующей температуры, при которой конструкционные свойства материала сохраняются. Например, для древесины термическая стойкость равна 50 °С, обычного бетона - 200 ... 250, полимербетона - 140 °С.

 

Механические свойства строительных материалов.

Под механическими свойствами материалов понимается их способность сопротивляться различным силовым воздействиям. Прочностью материала называют его свойство сопротивляться разрушению в результате воздействия внешних сил, вызывающих в материале предельное (критическое) напряженно-деформированное состояние. Строительные материалы, подвергаясь нагрузкам в конструкциях, испытывают различные напряжения - сжатие, растяжение, изгиб, кручение, срез и др. Иногда они испытывают и сложное напряженное состояние (плоское или объемное). В зависимости от того, как они работают в конструкциях, их испытывают на прочность при сжатии, растяжении, изгибе и т.д. Требования по прочности к строительным материалам изложены в соответствующих ГОСТ и ТУ. 
Изучением прочности материалов занимается наука «Сопротивление материалов», поэтому на страницах РемСтройИнфо.ру приведены лишь краткие сведения о прочности.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии или при растяжении, то есть напряжением, соответствующим нагрузке, вызывающей разрушение стандартного образца. Предел прочности (МПа) при сжатии или растяжении R равен разрушающей нагрузке Pp, деленной на площадь А поперечного сечения образца:  
Форма стандартных образцов и методика испытаний указываются в ГОСТ на соответствующие материалы. В таблице ниже приводятся пределы прочности некоторых строительных материалов: 

Предел прочности строительных материалов. Предел прочности при изгибе Rизг при одном сосредоточенном грузе в балке прямоугольного сечения:  
Предел прочности при двух равных грузах, расположенных симметрично относительно балки: 

где P - разрушающая нагрузка, Н; l - пролет балки между опорами, см; b и h - ширина и высота поперечного сечения образца, см; Rизг - изгибающий момент, Н · см; W - момент сопротивления, см3; a - расстояние между осями приложения нагрузок, см.

Строительные материалы обладают разной прочностью и способностью сопротивляться действию сил сжатия, растяжения и изгиба. 
Для обеспечения сооружениям достаточной прочности при действии различных факторов, а также нагрузок, не учтенных в расчетах, в нормах на строительное проектирование установлены определенные значения запаса прочности для различных материалов и конструкций.

Твердость - способность материалов сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Это свойство, например, у природных каменных материалов определяют по методу нанесения черты одним материалом на другом. Твердость каменных материалов определяют по шкале твердости, в которой 10 специально подобранных минералов расположены так, что на каждом предыдущем все последующие могут оставлять при царапании черту. 

Твердость строительных материалов. Числовое значение твердости при испытании образца может оказаться между показателями двух соседних минералов, взятых по шкале твердости. Например, если испытываемый материал чертится топазом, но сам не чертит кварц, то его твердость принимают 7,5.

Твердость металлов определяют другими методами, например, методом Бринелля.

Твердость древесных плит определяют вдавливанием шарика из закаленной стали диаметром 10 мм в полированную поверхность образца на глубину 2 мм и вычисляют по формуле: 

где P - нагрузка при вдавливании шарика в образец на глубину 2 мм, Н; Н - твердость, МПа; А - площадь проекции отпечатка (для шарика при диаметре 10 мм - 5 · 10-5м2).

Истираемость - свойство материала уменьшаться в объеме и массе под действием истирающих усилий. На истираемость (И, г/см2) испытывают материалы, применяемые для устройства полов, лестничных ступеней, каменных тротуаров и прочие: 

где m и m1 - масса испытуемого образца до и после истирания, г; А - площадь истирания, см2.

Числовые значения истираемости (г/см2) гранита 0,1 ... 0,5; керамических плит для полов - 0,25 ... 0,3; известняка - 0,3 ... 0,8. 
В тех случаях, когда конструкции работают в условиях влажной и агрессивной сред, учитывают такие свойства материалов, как биостойкость, кислотостойкость, щелочестойкость и другие свойства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Баженов В.М. Технология бетона. – М.: Высшая школа, 1967. 
2. Киреева Ю.И. Строительные материалы и изделия. Учеб. пособие. – Мн.: Дизайн ПРО, 2001.

3. Пинчук Л.С. Материаловедение и конструкционные материалы. Мн.: Высшая школа, 1989.

4. Чаус К.В. и др. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций. – М.: Строй. издат, 1988.

5. Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1994.