Механические свойства и особенности строительных материалов

1)Деформативныесвойства:-упругостьспособность мат.

изменять свою форму иразмеры под действием нагрузки иполностью восстанавливаться после(законГука). Упругая деформация – обратимая.-пластическиеспособностьмат. изменять свою форму и размеры поддействием нагрузки и сохранять их после-текучесть– нарастаниедеформации при постоянной нагрузке.

-ползучесть– явлениенарастания деформации в течениидлительного времени при нагрузках,которые не вызывают деформации заобычный период наблюдения. 2)Прочность– способность материала не разрушатьсяпод действием внутренних напряжений,вызванных внешними силами. Прочностьоценивается пределом прочности Rсжатия,Rскалыванияи тд.

дляконструкционных материалов главное –Rсж. Rсж характеризует марку по прочностидля большинства строительных материалов.Rсж=Рразрушающая/τ(площадь)=[МПа]. Факторы,от которых зависит прочность: 1) размеробразца.

Чем меньше образец, тем большепрочность. 15*15*15 – куб бетона. 2*2*3 – длядревесины; 2) формы образца; 3) скоростьнагружения образца.

Чем быстрее даетсянагрузка, тем больше получается результатпо прочности, т. к. не успевают развитьсяпластические деформации; 4) состояниеопорных поверхностей (сухие или смазанныесмазкой).

Rсмазанные=1/2 Rстандартного;5) удельная прочность. Rуд=Кконструктивногокачества=R/d [МПа]. Пр.: Бетон марки 200 -прочность 200 кг/см2.3)Твердость– способностьматериала сопротивляться проникновениюв него другого, более твердого.

На прессеБринеля в поверхность материалавдавливается металлический шарик. Ототпечатка определяется площадь сферы.НВ=Р(нагрузка)/S(площадь сферы) [МПа]. Оттвердости зависит истираемость и износ.

4)Истираемость– способность материала сопротивлятьсяистирающим воздействиям U(истираемость)=(m1– m2)/S[г/см2],где m1 – до истирания; m2 – после истирания;S– площадь.

5)Износ– способность материала сопротивлятьсяодновременно истиранию и удару.

Uизн=(m1– m2)/m1*100%, где m1 – до испытания; m2 – послеиспытания.6)Хрупкость– свойство мат. разрушаться внезапно, без деформаций. Внезапное разрушениеобусловлено появлением и развитиемтрещин.

Соседние файлы в папке Экзамен

Механические свойствахарактеризуют способность материаласопротивляться разрушающему илидеформирующему воздействию внешнихсил.

Механическими свойствамиявляются прочность.

упругость,пластичность, хрупкость, сопротивлениеудару, твердость, истираемость. Крометого, под воздействием внешних сил(нагрузок) материалы в зданиях исооружениях могут испытывать и такиевнутренние напряжения, как сжатие,растяжение, изгиб, срез и др. Напряжениеизмеряют в физических величинах.

Прочность материалахарактеризуется пределом прочности(при сжатии, изгибе, растяжении, срезе).Пределом прочности называют напряжение,соответствующее нагрузке, при которойпроисходит разрушение образца материала.

Прочность строительныхматериалов обычно характеризуетсямаркой, значение которой соответствуетвеличине предела прочности при сжатии,полученному при испытании образцовстандартных размеров. Предел прочностипри сжатии строительных материаловколеблется в широких пределах — от 0,5(тор- фоплиты) до 1000 МПа и выше (высокопрочнаясталь).

Упругостью называют свойствоматериала восстанавливать первоначальнуюформу и размеры после снятия нагрузки,под действием которой формы материаладеформируются. В качестве примераупругих материалов можно назвать резину,сталь, древесину.

Пластичность —это способность материала под влияниемдействующих усилий изменять свои формыи размеры без образования разрывов итрещин и сохранять изменившуюся формуи размеры после снятия нагрузки. Примеромпластичных материалов служит глиняноетесто, разогретый асфальт.

Хрупкость —свойство материала мгновенно разрушатьсяпод действием внешних сил при незначительныхдеформациях (например, стекло, керамика).

Сопротивление удару —способность материала сопротивлятьсяударным воздействиям.

Твердостью материаланазывают свойство сопротивлятьсяпрониканию ь него другого, более твердогоматериала. Из природных каменныхматериалов наименьшую твердость подесятибалльной шкале твердости минераловимеет тальк (1), наибольшую — алмаз (10).

Истираемостьюназывают способность материалауменьшаться в объеме и массе подвоздействием истирающих усилий.

Свойство строительныхматериалов сопротивляться истирающими ударным нагрузкам необходимо учитыватьпри подборе материалов для дорожныхпокрытий, полов промышленных зданий,для ступеней, лестниц, бункеров.

Главными свойствамистроительных материалов, по которымопределяют возможность их примененияв элементах здания, являются прочность,плотность, теплопроводность, влажностьи водопроницаемость, морозостойкость,огнестойкость.

Прочность —мера сопротивления материала разрушениюпод действием напряжений, возникающихот нагрузки. Конструкции здания испытываютопределенные нагрузки, под действиемкоторых они сжимаются, растягиваютсяили изгибаются.

Плотность —величина, измеряемая отношением массывещества к единице его объема вестественном состоянии (кг/м3), т. е. симеющимися в нем порами и пустотами.Чем плотнее материал, тем меньше в немпустот и пор, тем больше его плотность.От плотности материала зависят весконструкций, теплоизоляционные качестваи прочность.

Теплопроводность —количества теплоты, проходящей черезограждение толщиной 1 м, площадью 1 м2при постоянной разности температурнаружного и внутреннего воздуха 1 °С.Чем меньше теплопроводность, тем лучшетеплозащитные качества материала.

Теплопроводность материаловзависит от плотности и степени влажности.Материалы, имеющие меньшую плотностьи влажность, обладают меньшейтеплопроводностью.

Влажность —содержание влаги в материале. Влажностьопределяют в процентах от массы абсолютносухого материала. Чем меньше влажность,тем меньше плотность и теплопроводностьи выше прочность материала.

Водопроницаемость —величина, характеризуемая количествомводы, проходящей в течение 1 ч подпостоянным давлением через 1 см2испытуемого материала. Например,водопроницаемость стыков панелейнаружных стен испытывают в особой камерена действие косого дождя при определеннойсиле ветра. Для кровельных материалов(например, толь, рубероид) водопроницаемостьхарактеризуется временем, в течениекоторого вода под давлением проходитчерез материал и появляется с другойстороны образца.

Морозостойкость —способность материалов в насыщенномводой состоянии сопротивляться разрушениюпри многократном замораживании иоттаивании. Испытание материалов наморозостойкость производится вспециальных камерах. Марки изделий поморозостойкости обозначают количестовыдерживаемых циклов замораживания иоттаивания в водонасыщен- ном состоянии.

Огнестойкость —способность материала выдерживатьдействие высокой температуры без потерипрочности. Предел огнестойкостиконструкций из различных материаловоценивается по времени (в ч), котороевыдерживает конструкция до потерипрочности или устойчивости.

Материал,из которого выполнена конструкция,характеризуется по его способностивоспламеняться, гореть или тлеть послеудаления источника огня. Материалы,которые под воздействием огня иливысокой температуры не воспламеняются,не тлеют и не обугливаются, называютсянесгораемыми. Материалы, горение итление которых прекращается послеудаления источника огня, называютсятрудносгораемыми, а которые горят итлеют после удаления источника огня —сгораемыми.

Твердость— способность материалов сопротивлятьсяпроникновению в них других материалов.Твердость — величина относительная,так как твердость одного материалаоценивается по отношению к другому.Самый простой метод определения твердости— по шкале твердости. В эту шкалу входят10 минералов, расположенных по возрастающейтвердости, начиная от талька (твердость1) и кончая алмазом (твердость 10). Твердостьисследуемого материала определяют,последовательно царапая его входящимив шкалу твердости минералами.

Обычно твердость определяютна специальных приборах. Так, для оценкитвердости металлов и других твердыхматериалов применяют метод Бринелля,основанный на вдавливании под определеннойнагрузкой в испытуемый образец шарикаиз закаленной стали. По диаметру отпечаткаот шарика рассчитывают число твердостиНВ.

Высокая прочность материалане всегда говорит о его твердости. Так,древесина, хотя по прочности при сжатииравна бетону, а при изгибе и растяжениипревосходит его, имеет значительноменьшую, чем у бетона, твердость.

Износостойкость— способность материала противостоятьвоздействию на него сил трения и ударныхвоздействий от движущихся предметов.Определяют ее на специальных приборах,снабженных абразивными насадками имоделирующих реальный процесс изнашивания.Износостойкость—важное свойствоматериалов, используемых для покрытийполов, дорог и т. п.

Основные характеристики стройматериала:

Прочность— свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от приложенных нагрузок. Прочность строительных материалов можно охарактеризовать пределом прочности при механическом воздействии: срезе, изгибании, растяжении, сжатии, срезе.

Предел прочности— напряжение соответствующей нагрузки, при которой происходит разрушение образца. Предел прочности — минимальная величина воздействия, при которой материал начинается разрушаться.

Прочность устанавливается в качестве маркировки.

Предельную величину определяют путем проведения различных испытаний образца материала. Среди стройматериаловнаименьшим пределом прочности обладают тор-фоплиты — всего 0,5 Мпа. Самый прочный материал — это высококачественная сталь — до 1000 Мпа.

Упругость— свойство материала под воздействием нагрузок деформироваться и принимать после снятия напряжения исходные форму и размеры (резина). В отличии от хрупких тел упругие под воздействием внешних сил не разрушаются, а только деформируются.

При прекращении действия материал приобретает первоначальную форму. Ярким примером является резина. Если взять кусок этого материала и растянуть в разные стороны, то он удлинится, но стоит отпустить одну сторону — резина приобретет начальные размеры.

Пластичность— свойство материала под воздействием нагрузки принимать другую форму и сохранять ее после снятия нагрузки.

Хрупкость— свойство материала мгновенно разрушаться под действием сил (стекло, керамика).

Под хрупкостью понимают способность вещества мгновенно разрушаться при незначительной деформации. Иными словами механическое воздействие на тело приводит к появлению трещин или раскалыванию. Примером хрупких материалов является стекло и керамика.

Сопротивление удару— способность сопротивляться воздействию ударных нагрузок.

Твердость— свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала (по шкале Мооса).

Под твердостью понимается способность одного вещества оказывать сопротивление воздействию другого, более твердого. Для оценивания данного показатели принято использовать десятибалльную шкалу. Минимальную твердость имеет тальк-1, самый твердый материал — алмаз, с максимальным значением в 10 балов.

Износ— разрушение материала под совместным воздействием ударных и истирающих усилий. Измеряется потерей массы в %.

Стираемость. Способность материала под действием силы трения терять свою массу и объем. Зачастую эту способность учитывают при организации дорожного покрытия, а также укладке полов в общественных местах.

При строительстве и ремонте зданий очень важно учитывать все свойства используемых материалов, так как от них будет зависеть срок службы и надежность конструкций.

Основные свойства стройматериалов:

Плотность. Представляет собой отношение массы материала к его объему в стандартных условиях, то есть с учетом пустот и пор. Чем больше количество пор, тем, соответственно меньше плотность вещества.

Плотность определяет массу строительной конструкции, ее теплопроводность и прочность.

2) Прочность строительного материала.

Свойство вещества оказывать сопротивление нагрузке. Конструкции здания постоянно испытывают нагрузки разного рода, под которыми они сжимаются, растягиваются или сгибаются. Строительный материал ни в коем случае не должен терять свою структуру или разрушаться.

3) Теплопроводность. Характеризуется количеством тепла, которое проходит через толщину материала в один метр при разнице внешней и внутренней температуры в один градус по Цельсию.

Основными факторами, которые влияют на теплопроводность вещества — это показатель плотности степень влажности. Чем меньше их значение, тем меньше тепла пропускает материал.

4) Влажность.

Количество влаги, которое содержится в порах материала, называют влажностью. Она рассчитывается в процентном соотношении к массе идеально сухого материала. Чем выше показатель влажности, тем меньше прочность материала и выше теплопроводность.

5) Водопроницаемость. Данный показатель показывает количество воды, которое может пройти через материал площадью один сантиметр за один час.

Для расчета данного показателя используют специальные камеры, в которых создают условия приближенные к реальным. Например, чтобы рассчитать водопроницаемость наружных плит их помещают под установку, которая имитирует косой дождь. Кровельные материалыиспытывают на выносливость: то есть помещают под струю воды и рассчитывают время, через которое на другой стороне вещества появятся следы влаги.

6) Морозоустойчивость. Свойство влажного материала сохранять свою структуру при неоднократной заморозке.

Испытания проходят по такому алгоритму: материал напитывают влагой и помещают в морозильную камеру. Далее процесс заморозки чередуется с разморозкой. В зависимости от количества циклов, которое может выдержать вещество ем присваивается соответствующие значения при маркировке.

7) Огнестойкость. Способность материала сохранять свою структуру при воздействии высоких температур. Предел огнестойкости определяется как время, через которое конструкцияуже не сможет сохранять свою прочность.

Строительные материалы классифицируют по нескольким параметрам в зависимость от их способности гореть, воспламеняться и тлеть.

Трудносгораемые материалы.

Вещества, которые прекращают процесс тления и горения, если убрать источник огня.Несгораемые. Материала, которые не горят и не обугливаются.Сгораемые. Все остальные материалы.

Источники:

• studfiles.net
• studfiles.net
• knep.ru