Структурные характеристики и параметры состояния материала

Основные структурные характеристики материала, во многом определяющие его технические свойства, - это плотность и пористость; важнейший параметр состояния - влажность.

Плотность – физическая величина, определяемая массой единицы объема вещества (или материала).

В зависимости от того, берется ли в расчет объем только самого вещества, из которого состоит материал, или весь объем материала с порами и пустотами, различают истинную и среднюю плотность.

1 Истинная плотность – масса единицы объема абсолютно плотного материала:

, (1)

где m – масса материала,

Va – объем в плотном состоянии.

Таким образом, истинная плотность характеризует не материал, а вещество, из которого состоит материал.

2 Средняя плотность – масса материала в естественном состоянии (вместе с порами). Среднюю плотность вычисляют по формуле:

, (г/см³, кг/м³) (2)

где m – масса материала,

V₀ – объем материала в естественном состоянии.

Определяется средняя плотность на образцах, имеющих правильную или неправильную форму. Объем образца неправильной формы определяется методом гидростатического взвешивания, для этого материал насыщают жидкостью, затем взвешивают на воздухе и в жидкости.

3 Насыпная плотность – масса единицы объема материала в свободнонасыпанном состоянии:

, (3)

где m₁ – масса мерного сосуда, г, кг;

m₂ - масса мерного сосуда, наполненного материалом, г, кг;

V – объем мерного сосуда, см³, м³.

4 Пористость – степень заполнения объема материала порами.

По величине пористость является дополнением к плотности, пористость изменяется от 0 до 100%.

, (4)

где - средняя плотность,

- истинная плотность.

Поры бывают открытые и закрытие. Открытые поры – это поры, сообщающиеся с внешней средой. Открытая пористость определяется по объему поглощенной жидкости. Закрытая пористость определяется как разность между общей пористостью и открытой пористостью.

П_з = П - П_о. (5)

По величине воздушных пор материалы разделяют на:

1) мелкопористые (поры имеют размеры в сотые и тысячные доли мм);

2) крупнопористые (размеры пор от десятых долей мм до 1-2 мм).

Наиболее крупные поры в изделиях и полости между кусками рыхлого материала называют пустотами. Пустотность можно вычислить по той же формуле, что и пористость.

Пористость материалов колеблется в широких пределах, например, 0, 2-0, 8% - гранит, 75-85% - пенобетон. От пористости зависят такие важные свойства материала как прочность, водопоглощение, морозостойкость.

Влажность – содержание влаги в материале в данный момент, отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии. Влажность Wm (%) определяют по формуле:

, (6)

где m_ВЛ – масса материала в естественно-влажном состоянии;

m_СУХ – масса материала, высушенного до постоянной массы.