Истинная и средняя плотность материалов. Методы определения

1. Истинная и средняя плотность материалов. Методы определения.

Истинная и средняя плотность материала.

Истинная плотность ρ– это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот.

ρ =m/V_a г/см³ (кг/м³)

m – масса материала, г

V_a – абсолютный объем, см³

Определение истинной пористости производится с помощью объемометров или стеклянного мерного цилиндра.

Истинная плотность большинства стройматериалов >1 (за единицу условно принимают массу 1 г/см³ воды при температуре 4 °С); исключение составляют лаки, олифы, некоторые пластмассы.

ρ= 2,2— 3,3 г/см³ для каменных материалов (горных пород)

ρ = 0,9—1,6 г/см³ для органических материалов (дерево, битумы, дегти, пеки, оли­фа, лаки, пластмассы)

ρ = 7,25—7,85 г/см³ для черных металлов (чугун сталь)

Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами)

ρ₀ = m/V_е г/см³ (кг/м³)

m – масса материала, г

V_е – объем материала в естественном состоянии (с порами и пустотами), см³

Среднюю плотность рыхлых материалов (песка, щебня) определяют без вычета пустот между их частицами и называют насыпной плотностью ρ_н.

Плотность материала по отношению к плотности воды – относительная плотность d

ρ₀ < ρ (т.к. имеются поры)у глиняного кирпича ρ₀ =1,7 г/см3, а ρ= 2,5 г/см³.

ρ₀ = ρ для абсолют­но плотных материалов (стекло, сталь, битум, Ме и жидкие материалы) Среднюю плотность необходима при расчетах прочности (устойчивости) строительных конструкций, для подсчетов при перевозках материалов. В отличие от истинной плот­ности средняя плотность различных строительных материалов колеблет­ся в очень широких пределах: от 20 кг/м³ у некоторых легчайших теплоизоляционных материалов до 7850 кг/м³ у сталей. Увеличение влажности материала повышает его среднюю плотность. Кирпич глиняный 1800-2400 кг/м³ Дуб 700-900 кг/м³ Бетон обычный 1800-2400 кг/м³

 

 

2. Пористость материалов. Как влияет пористость на свойства материалов.

Пористость строительных материалов.

Пористость П_о - степень заполнения объема материала порами.

По = (1-ро/р)*100

р_о – средняя плотность, кг/м³;

р – истинная плотность материала, кг/м³.

 

По = (Vn/Ve)*100

V_n – суммарный объем пор, см³

V_e – объем материала в естественном состоянии, см³

 

П_о = П_з+П_о

 

По размеру воздушных пор:

мелкопористые (поры имеют размеры 0,01…0,001мм)

крупнопористые (размеры 0,1…2 мм).

 

С пористостью связаны: прочность, водопоглощение, водопроницаемость, теплопровод­ность, морозостойкость, звукопроницаемость, кислотостойкость и др.

 

Чем больше открытых пор, тем материал менее водостойкий и морозостойкий (вода, проникая в поры, под действие внешних t° может замерзнуть)

Для изготовления водонепроницаемых конструкций нужны материалы с малой пористостью

Малотеплопроводные конструкции необходимо изготовлять из высокопористых материалов с пониженной теплопро­водностью и т. п.

 

Пористость строительных материалов колеблется в очень широких пределах: от нуля (сталь, стекло) до 90% (плиты из минеральной ваты).

 

 

3. Теплопроводность и теплоемкость материалов. Факторы их определяющие.

Теплоёмкость материала.

Теплоемкость - свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла.

c= Q /m *(Т₂ —Т₁)

с — удельная теплоемкость, Дж/(кг*°С).

Q – тепло, поглощенное материалом, Дж

(Т₂-Т₁) – разность между конечной и начальной температурами, К (°С)

Теплоемкость – количество теплоты в джоулях, необ­ходимое для нагревания 1 кг данного материала на 1° (при т=1 кг и разности температур Т₂ —Т₁ =1° получаем c=Q).

 

Теплоемкость

0,75—0,92 кДж/(кг*°С) для природных и искусственных каменных материалов

2,39—2,72 кДж/(кг*°С) для лесных

0,46 кДж/(кг*°С) сталь (теплоемкость металлов невысокая)

4,2 кДж/(кг*°С) вода (обладает наибольшей теплоемкостью)

 

Теплоемкость материалов используют для определения теплоустойчивости стен, перекрытий и расчета степени подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при расчете отопитель­ных систем.

Теплоустойчивость стен и перекрытий – свойство сохранять на внутренней поверхности более или менее по­стоянную температуру, несмотря на колебания теплового потока при неравномерной работе отопления. Суточные колебания температуры в жилых зданиях не должны превышать 6°.В частях стен или перекрытий, обращенных внутрь отапливаемых помещений, аккумулируется запас тепла, благодаря чему температура в этих помещениях значительно не повышается. По окончании топки этот запас расходуется на подогрев воздуха помещений, в связи с чем в них выравниваются колебания температуры. Для стен и пере­крытий жилых и отапливаемых зданий желательно применять мате­риалы с возможно более высокой теплоемкостью. Такими являются лесные материалы, широко используемые для устройства стен и пере­крытий небольших отапливаемых зданий.

 

4. Свойства материалов по отношению к действию тепла и высоких температур (огнестойкость, огнеупорность, термостойкость).

Огнестойкость и огнеупорность

Огнестойкость – свойство материала выдерживать действие открытого пламени без возгорания и разрушения.

Несгораемые материалы – керамические изделия, бетон, гранит (не горят, но могут растрескиваться (гранит) или деформироваться (Ме) при t°=600°С)

Трудносгораемые (тлеют) – фибролит, арболит, асфальтобетон, пенопласты

Сгораемые – древесина, пластмассы, полимеры, битумы)

Защитные огнестойкие вещества – антипирены.

Огнеупорность – свойство материала выдерживать высокие t°, не расплавляясь, не размягчаясь и не деформируясь.

Огнеупорные - t°>1580°С

Тугоплавкие - t°=1350…1580°С

Легкоплавкие - t°<1350°С

 

5. Свойства материалов по отношению к действию воды: водопроницаемость, водостойкость и коэффициент размягчения, водопоглощение и гигроскопичность. Как изменяются свойства строительных материалов при увлажнении.

Водопоглощение строительных материалов.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду, %

W_m=(m_в-m_с)/m_с*100% массовое водопоглощение

W_о=(m_в-m_с)/V_e*100% объемное водопоглощение

W_o/W_m = ρ₀

m_в – масса материала, насыщенного водой

m_с – масса материала, высушенного в сушильном шкафу при t°=105 - 110°С

m_в- m_с – масса поглощенной воды

к_н=W_o/П коэффициент насыщения 0(все поры закрытые)…1(все поры открытые)

Способы насыщения материала водой (устанавливаются ГОСТами)

При комнатной t° - 48 часов

При кипячении - 1час

 

Объемное водопоглощение

численно равно объему пор, доступ­ных для воды (эти поры называют видимой (кажущейся) пористостью материала в отличие от действительной (истинной)… всегда меньше 100% (так как часть объема материала за­нимает его вещество)

Массовое водопоглощение

колеблется Wm =8—20% для глиняного обыкновенного кирпича Wm не более 2% для керамических плиток

Плитки для облицовки стен

Классификация По характеру поверхности: Плоские, рельефно-орнаментированные, фактурные По виду глазурного покрытия: прозрачные или глухие; блестящие или матовые; одноцветные или декорированные…