Главная | Обратная связь

Физические свойства

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие.

Истинная плотность р_и — масса единицы объема абсолютно плотного материала, т.е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м³, кг/дм³, г/см ³ по формуле:

где m — масса материала, кг, г; V_а — объем материала в плотном состоянии, м³, дм³, см³.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры. Так, у неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400–3100 кг/м³, у органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода и водорода, она составляет 800–1400 кг/м³, у древесины — 1550 кг/м³. Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия — 2700 кг/м³, стали — 7850, свинца — 11300 кг/м³.

Средняя плотность р_с— масса единицы объема материала в естественном состоянии, т.е. с порами. Она может быть сухого материала, в состоянии естественной или другой влажности, указываемой в ГОСТ. Среднюю плотность (в кг/м³, кг/дм³, г/см³) вычисляют по формуле:

где m — масса материала, кг, г; V_е — объем материала, м³, дм³, см³.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Средняя плотность большинства материалов обычно меньше их истинной плотности. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности.

Относительная плотность d— отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4^oС, имеющая плотность 1000 кг/м³. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле:

Пористость П— степень заполнения объема материала порами. Вычисляется в % по формуле:

где P_с , P_и — средняя и истинная плотности материала.

Для строительных материалов П колеблется от 0 до 90%.

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в табл. 1.1.

Влажность W— содержание воды в материале в данный момент. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Вычисляется в %по формуле:

где m_вл , m_с — масса влажного и сухого материалов, г.

Водостойкость — способность материала сохранять свою прочность при насыщении водой. Она оценивается коэффициентом размягчения КРАЗМ, который равен отношению предела прочности материала при сжатии в насыщенном водой состоянии RВ, МПа, к пределу прочности сухого материала RСУХ, МПа:

КРАЗМ= RВ / RСУХ.

Для разных материалов КРАЗМ = 0…1. Так, глина при увлажнении не имеет прочности, ее КРАЗМ = 0. Металлы, стекло полностью сохраняют прочность в воде, для них КРАЗМ = 1. Строительные материалы с коэффициентом размягчения меньше 0,8 не применяют во влажной среде.

Таблица 1.1