Теоретический материал. Основные структурные характеристики материала, во многом определяющие его технические свойства,— это плотность и пористость.

Таким образом, истинная плотность характеризует не материал, а вещество, из которого состоит материал, — это физическая константа вещества.

Средняя плотность материала р_m (кг/м³) (далее мы будем называть ее просто плотностью) — физическая величина, определяемая отношением массы т (кг) материала ко всему занимаемому им объему V_ест (м³), включая имеющиеся в нем поры и пустоты:

р _{c = m /}V_ест

Следовательно, плотность материала меняется в зависимости от его структуры.

Пористость — степень заполнения объема материала порами, %

П=[(V_ест - V_a) / V_ест] 100

Обычно пористость рассчитывают исходя из средней и истинной плотности материала:

П=[p-_Pm/p]100 = (l-_Pm/p)100.

Пористость строительных материалов колеблется в пределах от 0 до 90...98

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

W = [(m₁-m₂)/m₂]100%,

где m₁— масса материала в естественно влажном состоянии, г; m₂—масса материала, высушенного до постоянной массы, г.

Водопоглощение — способность материала поглощать влагу и удерживать ее в своих порах. Водопоглощение характеризуется максимальным количеством воды, поглощаемым образом материала при выдерживании его в воде, отнесенным к массе сухого образца (водопоглощение по массе W^п_m) или к его объему (объемное водопоглощение

W^п₀).

Водопоглощение W^п_m и W^п₀ (%) определяют по формулам:

W ^п₀=V_H2O/V_ест =(m₁-m₂)/p_H2O*p_m/m₂=W ^п_m p_m/p_H2O

где m₁ — масса материала в насыщенном водой состоянии, г; m_{2_} — _{_} масса сухого материала, г; V_ест — объем материала в сухом состоянии, см³

p_H2O — плотность воды, равная 1 г/см³.

Гигроскопичность — способность материалов поглощать водяные пары из воздуха. Гигроскопичность зависит от химического состава материала и характера его пористости.

Влагоотдача — способность материала терять находящуюся в его порах воду. Влагоотдачу определяют количеством воды, испаряющейся из образца материала в течение суток при температуре воздуха 20° С и относительной влажности 60 %JВлагоотдачу учитывают, например, при сушке стен зданий и уходе за твердеющим бетоном. В первом случае желательна быстрая влагоотдача, а во втором, наоборот, замедленная.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения.

Морозостойкость материала зависит от его пористости и водопоглощения.

Плотные материалы (без пор), а также материалы с замкнутыми порами, т. е. с небольшим водопоглощением, обладают высокой морозостойкостью. Материалы с открытой пористостью обладают, как правило, невысокой морозостойкостью, и требуются обязательные лабораторные испытания для ее оценки.

.Морозостойкость материала характеризуется числом циклов замораживания (при температуре не выше — 18° С) и оттаивания (в воде), которое он. Выдерживает без снижения прочности и потери массы или появления внешних повреждений, указанных в ГОСТе на соответствующий материал. Так, для бетона допускается потеря прочности не более 5 %, а для растворов не более 25 % от первоначальных значений этих величин.

По морозостойкости материалы подразделяют на марки: 15; 25; 35; 50; 100 и т. д. Например, марка по морозостойкости кирпича F15 означает, что образцы, отобранные от партии кирпича, выдерживают не менее 15 циклов «замораживания — оттаивания» без появления внешних повреждений.

Теплопроводность — способность материала передавать теплоту сквозь свою толщу от одной своей поверхности к другой в случае, если температура этих поверхностей разная. Теплопроводность материала характеризуется количеством теплоты (в джоулях), которое способен передать материал через 1 м² поверхности при толщине 1 м и разности температур на поверхностях 1K b течение 1с.

Теплоемкость — способность материала поглощать при нагревании теплоту. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты, необходимой для нагревания единицы массы материала на 1 К.

Огнестойкость — способность материала выдерживать без разрушения воздействие огня и воды в условиях пожара. Разрушение материала в таких условиях может произойти из-за того, что он сгорит, растрескается, полностью потеряет прочность. По степени огнестойкости различают несгораемые, трудносгораемые и сгораемые материалы.

Несгораемые материалы под действием огня или высокой температуры не горят и не обугливаются. К таким материалам относятся бетон, кирпич.

Трудносгораемые материалы под действием огня медленно воспламеняются и после удаления огня их горение и тление прекращаются. К этим материалам относятся фибролит, пропитанная антипиренами древесина, асфальтобетон.

Сгораемые материалы под действием огня или высокой температуры горят и продолжают гореть после удаления источника огня.

Для повышения огнестойкости горючих материалов используют антипирены — вещества, которыми пропитывают или покрывают материал. Антипирены выделяют газы, не поддерживающие горения, или под действием высокой температуры образуют пористый защитный слой на материале, чем замедляют его нагрев.

Огнеупорность — способность материала длительно работать в условиях высоких температур без деформаций и размягчения.

Примером огнеупорных материалов может служить огнеупорный кирпич.

Акустические свойства материалов — это свойства, связанные с взаимодействием материала и звука.

Звукопроводность зависит от массы материала и его строения. Материал тем меньше проводит звук, чем больше его масса; если масса материала велика, то энергии звуковых волн не хватает, чтобы пройти сквозь него, так как для этого надо заставить материал колебаться.

Звукопоглощение зависит от характера поверхности материала. Материалы с гладкой поверхностью отражают большую часть падающего на них звука (эффект зеркала), поэтому в помещении с гладкими стенами звук, многократно отражаясь от них, создает постоянный шум.