Шпаргалка по Архитектуре (стр. 4 из 6)

Теплопроводность материала зависит и от его структуры: у материалов с волокнистым и слоистым строением теплопроводность поперек и вдоль направления волокон неодинакова (древесина).

На теплопроводность материала оказывает влияние его влажность. Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие, так как у воды λ = 0,052 Вт/(м·К), т.е. в 25 раз больше, чем у воздуха.

При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает и лишь у некоторых (например, металлов) уменьшается.

Теплопроводность — важное свойство материалов для наружных стен, перекрытий и покрытий, изоляции теплосетей, холодильников, котлов и т.п.

Степень теплопроводности очень важно знать у материалов, используемых для устройства так называемых ограждающих конструкций зданий (т.е. наружных стен, верхних перекрытий, полов в нижнем этаже) и в особенности теплоизоляционных материалов, назначение которых способствовать сохранению тепла в помещениях и тепловых установках.

Теплоемкость — свойство материала поглощать при нагревании и отдавать при охлаждении определенное количество теплоты. Отношение теплоемкости к единице массы называют удельной теплоемкостью с.

Для нагревания материала, имеющего массу (кг) от температуры Т₁ (К) до Т₂ (К), необходимо затратить количество теплоты (Дж),

прямо пропорциональное массе материала и разности температур:

где с — удельная теплоемкость, Дж/(кг·К), отсюда

т.е. удельная теплоемкость численно равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг материала на 1 К. Удельная теплоемкость строительных материалов различна. Например, у сосны— 2,51 кДж/(кг·К), у природных камней— 0,75...0,93, у керамического кирпича — 0,74, у тяжелого бетона — 0,8...0,92, у воды — 4,187 кДж/(кг·К).

Теплоемкость строительных материалов учитывают при расчетах теплоустойчивости наружных стен отапливаемых зданий, расчете подогрева составляющих растворов, бетонов и т.п. для работы в зимнее время, а также при расчете отопительных систем.

Огнестойкость — способность материала противостоять действию огня, высоких температур и воды в условиях пожара.

У одних материалов (известняк, доломит, органические материалы) огонь вызывает химическое разложение, другие (алюминий, пластмассы) плавятся, третьи (сталь, гранит) деформируются и разрушаются.

Для повышения огнестойкости материалов их пропитывают или обрабатывают специальными огнезащитными составами — антипиренами. Эти составы под действием огня выделяют газы, не поддерживающие горения, или образуют на материале пористый защитный слой, замедляющий его нагрев.

Огнеупорность — свойство материала выдерживать продолжительное воздействие высоких температур без деформаций и размягчения. По степени огнеупорности материалы подразделяют на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие.

Огнеупорные материалы могут выдерживать длительное воздействие температуры свыше 1580 °С. Их применяют для футеровки внутренних поверхностей промышленных печей (шамотный кирпич, магнезитовые и графитовые материалы).

Тугоплавкие материалы могут выдерживать без размягчения температуру 1350...1580 ° С (гжельский кирпич для кладки печей).

Легкоплавкие материалы размягчаются при температуре ниже 1350 °С (полнотелый и пустотелый керамический кирпич).

Комплексные свойства строительных материалов

Долговечность – способность строительных материалов сопротивляться сложному воздействию внешних и внутренних факторов, проявляющихся в эксплуатационный период

работы конструкции.

Надежность – способность строительных материалов сохранять свои качественные характеристики продолжительное время. Надежность содержит в себе большое количество критериев: безотказность, сохраняемость, долговечность и ремонтопригодность.

Безотказность – свойство материала сохранять работоспособность в течение определенного или возможно более длительное время без вынужденных перерывов на ре-

монт, или замену забракованного в конструкциях изделия и т.д.

Сохраняемость – свойство материала сохранять приданные ему в технологический период качественные характеристики на стадиях хранения, транспортирования и эксплуата-

ции.

Долговечность – свойство материала эффективно сопротивляться сложному воздействию внешних и внутренних факторов в эксплуатационный период.

Ремонтопригодность – свойство материала восстанавливаться и сохранять свои эксплуатационные качества после вынужденного ремонта.

. Механические свойства строительных материалов

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению от внутренних напряжений, возникающих в нем при воздействии внешних сил. В конструкциях строительные материалы при действии нагрузок испытывают различные деформации и соответствующие им напряжения: сжатия, растяжения, изгиба, среза и др.

В зависимости от того, как материалы ведут себя под нагрузкой, все они подразделяются на пластичные (углеродистые стали, алюминий, медь) и хрупкие (бетон, природные камни, чугун и др.).

Различные материалы по-разному сопротивляются деформациям.

Мерой прочности материалов является предел прочности. Предел прочности — максимальное напряжение, при котором происходит разрушение образца материала.

Предел прочности при сжатии R_сж или предел прочности при растяжении R_р , МПа, равен отношению разрушающей нагрузки F площади поперечного сечения образца А, подвергающегося испытанию, и вычисляется по формуле (СТБ 4.206—94)

где F— разрушающая нагрузка, Н; А— площадь поперечного сечения образца, мм².

Предел прочности при изгибе образца прямоугольного сечения при действии одной сосредоточенной силы, приложенной по середине образца, вычисляют по формуле

где I — расстояние между опорами, мм; b и h — ширина и высота поперечного сечения образца, мм.

I — на сжатие: а — плотный природный камень;

б — пористый природный камень; в — бетон;

г — кирпич (куб склеен из двух половинок); II — на изгиб:

а — цементный раствор; б— кирпич; III — на растяжение: сталь

соответствовать требованиям ГОСТа. Для испытания материалов на сжатие образцы изготовляют в виде куба или цилиндра, на растяжение — в виде призмы или стержня или в виде восьмерки (для битума), на изгиб — в виде балочки (призмы), кирпича (в натуре) на двух опорах. Испытывают образцы до разрушения в лабораториях на гидравлическом прессе или разрывных машинах.

Различные материалы обладают неодинаковым пределом прочности при сжатии: от 0,5 (торфяные плиты) до 1000 МПа и более (высокопрочная сталь).

Прочность конструкционных строительных материалов характеризуется маркой (М), которая, как правило, совпадает по значению с минимально допустимым пределом прочности при сжатии. Марка материала по прочности является важнейшим показателем его качества.

Для каменных материалов марку определяют по пределу прочности при сжатии (в ряде случаев с учетом

Прочность материалов зависит от структуры, пористости, влажности, дефектов строения, длительности и характера приложения нагрузки, среды, температуры, состояния поверхности и других факторов. Часто для оценки эффективности конструкционных строительных материалов используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) материала, который численно определяют отношением предела прочности при сжатии к средней плотности материала:

Лучшие конструкционные материалы имеют высокую прочность при малой средней плотности. Например, для алюминия к.к.к.=4,61; для древесины к.к.к. = 0,8; для стали к.к.к. = 0,5...1,0; для пластмасс к.к.к. = 0,5...0,25 .

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела.

Твердость определяется структурой материала. Количественно показатель твердости (число твердости НВ) оценивают различными способами. Твердость битума определяют на приборе пенетрометре по глубине проникания в битум иглы под нагрузкой. Твердость окрасочной пленки определяют маятниковым прибором. Твердость древесины, металлов, бетона, пластмасс и некоторых других материалов определяют, вдавливая в них стальной шарик (метод Бринелля) или твердый наконечник (в виде конуса или пирамиды). В этом случае твердость материала характеризует его способность сопротивляться пластической деформации на поверхности образца. При вдавливании шарика определенного диаметра из закаленной хромистой стали на поверхности материала образуется сферический отпечаток.

Число твердости определяют по формуле

где F— нагрузка на шарик, Н; А — площадь поверхности отпечатка, мм².

Твердость каменных строительных материалов, природных камней и минералов оценивают шкалой твердости Мооса (включает минералы в порядке возрастающей твердости от 1 до 10), представленной десятью минералами, из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие (табл. 1.3).