Илья Мельников
Всё о материалах для каменного дома

СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Строительные материалы, применяемые при производстве каменных работ, характеризуются определенными физическими, механическими и химическими свойствами, имеющими в каждом конкретном случае решающее значение.

Среди физических свойств строительных материалов выделяют прежде всего плотность. Она определяется отношением массы тела к занимаемому объему, включая имеющиеся в нем пустоты и поры. Выражается эта величина в кг/м³.

Различают истинную плотность и насыпную. Истинная плотность – это предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела или вещества без учета имеющихся в них пустот и пор. Насыпная – это отношение массы зернистых материалов ко всему занимаемому ими объему, включая пространства между частицами.

У таких пористых материалов, как например кирпич, средняя плотность меньше истинной, у плотных (гранит) – практически равна истинной плотности.

Другое важное свойство – пористость, т.е. степень заполнения объема материала порами, выражается в процентах.

По величине пор выделяют мелкопористые – размеры пор составляют сотые и тысячные доли миллиметра – и крупнопористые материалы – размеры пор от десятых долей миллиметра до 1…2 мм.

Пористость материалов влияет на такие свойства, как прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность и др. Рассмотрим их.

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. Водопоглощение определяют по массе или по объему и выражают в процентах. Водопоглощение по объему всегда меньше 100 %, а по массе может быть более 100 % (теплоизоляционные материалы способны поглащать значительно больше воды, чем их масса).

Водопоглощение ухудшает основные свойства материалов, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность, так как связь между частицами материала ослабляется.

Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называют водостойкостью и характеризуют коэффициентом размягчения, который равен отношению предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии сухого материала.

Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Такие материалы применяют в конструкциях, работающих в воде, и в местах с повышенной влажностью.

Влагоотдача – это свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется количеством воды в % (по массе или объему), теряемым стандартным образцом материала в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре окружающей среды 20°С.

Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий. Например, стеновые панели и блоки в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в последствии, благодаря водоотдаче, высыхают: вода испаряется из них до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха.

Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Во избежание этого для древесины и ряда других материалов и конструкций приходится применять защитные покрытия, а применение для кладки кирпича сухого прессования ограничивается зданиями и помещениями с пониженной влажностью воздуха.

Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через образец площадью 1 м² и толщиной 1 м при постоянном давлении. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (стекло, битум и др.) и плотные материалы с замкнутыми порами (бетон специального состава).

Морозостойкость – это свойство материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения (трещин, выкрашивания, расслаивания) и без снижения прочности и массы. Это свойство особенно важно для материалов, используемых для фундаментов, стен, кровли и др., подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию. Они должны быть повышенной морозостойкости. Высокой морозостойкостью характеризуются плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %.

Морозостойкость материалов проверяют в холодильных камерах многократным замораживанием насыщенных водой образцов и последующим их оттаиванием в воде при комнатной температуре. Материал считают морозостойким, если после определенного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образца за счет выкрашивания и расслаивания не превышает 5 %, а снижение прочности образца – не более 25 %.

Морозостойкость характеризуется коэффициентом морозостойкости, который определяется отношением предела прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость к пределу прочности насыщенного водой материала.

Паро– и газопроницаемость – это свойства материала пропускать под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы с незамкнутыми порами способны пропускать пар или газ. Паро– или газопроницаемость материала характеризуются соответственно коэффициентом паро– и газопроницаемости, численно равным количеству пара или газа в литрах, проходящего через слой материала толщиной 1 м и площадью 1 м² в течение 1 ч при разности парциальных давлений на противоположных стенках 133,3 Па.

Коэффициент паропроницаемости учитывают при выборе материалов для изоляции сооружений и объектов. Наиболее наглядный пример – домашние холодильники, работающие при температурах более низких, чем температура окружающего воздуха, так как водяные пары, проникая из окружающего воздуха в изолируемую конструкцию, конденсируются и превращаются в капли воды, увлажняют конструкцию и ухудшают ее теплозащитные свойства. Газо– и воздухопроницаемость – важный показатель материалов для наружных стен и покрытий зданий.

Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур с одной и другой сторон. Теплопроводность материала оценивается количеством теплоты в Дж, проходящей через образец толщиной 1 м, площадью 1 м² за 1 ч при разности температур противоположных поверхностей образца 1 °С.

Теплопроводность материала зависит от природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материалы кристаллического и крупнопористого строения обычно более теплопроводны, чем материалы аморфного и мелкопористого строения. Если материал имеет слоистое или волокнистое строение, то теплопроводность его зависит от направления потока теплоты по отношению к волокнам, например теплопроводность древесины вдоль волокон в два раза больше, чем поперек волокон. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности (чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот). К примеру, теплопроводность в воздушно-сухом состоянии тяжелого бетона 1,3-1,6, керамического кирпича 0,8-0,9, минеральной ваты 0,06-0,09 Вт/(м•°С). Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие. Объясняется это тем, что теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. При повышении температуры теплопроводность увеличивается, что имеет существенное значение для выбора теплоизоляционных материалов, применяемых для изоляции трубопроводов, котельных установок и др.

От теплопроводности зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий, толщина тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов.

Теплоемкость – это свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость <кДж/(кг•°С)>, равная количеству теплоты (Дж), необходимому для нагревания 1 кг материала на 1°С. Удельная теплоемкость искусственных каменных материалов 0,75-0,92, древесины – 2,4-2,7, стали – 0,48, воды – 4,187 кДж/(кг•°С).

Это свойство материалов учитывают при расчетах теплостойкости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева составляющих бетонной и растворной смесей для зимних работ, при расчете печей.

Звукопоглощение – это способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Степень поглощения звука характеризуется коэффициентом звукопоглощения. Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Материалы с сообщающимися открытыми порами поглощают звук лучше, чем материалы с замкнутыми порами. Наилучшими звукоизолирующими свойствами обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.