Теплофізичні властивості

Теплопровідність — це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях. Така здатність характеризується коефіцієнтом теплопро­відності, Вт/(м • К),

де — поверхнева густина теплового потоку, Вт/м^а; б — товщина ма­теріалу, м; АТ — різниця температур на ділянці завтовшки б, К.

Значення коефіцієнта теплопровідності залежить від ступеня по­ристості й характеру пор, структури, вологості, температури, а та­кож від виду матеріалу. Найсильніше на теплопровідність впливає пористість. Чим менша середня густина матеріалу, тим більше в ньо­му пор, наповнених повітрям. З усіх природних та штучних речовин повітря має найменшу теплопровідність [А,_ПОв = 0,023 Вт/(м • К)], то­му коефіцієнт теплопровідності сухих легких пористих матеріалів не­великий і має проміжнедначення між Я твердої речовини та повітря.

Проте показник теплопровідності залежить не лише від кількості, а й від величини та форми пор. Будівельні Матеріали з дрідними й

закритими порами менш.теплопровідні, тоді як матеріали з великими та сполученими порами характеризуються вищим коефіцієнтом теплопро­відності, оскільки в таких порах виникає рух повітря, що супроводжу­ється перенесенням теплоти (конвекція).

Слід враховувати, що матеріали одного й того самого походження, але різного структурного складу можуть мати різні коефіцієнти теп­лопровідності. Так, волокнисті матеріали мають неоднаковий коефі­цієнт теплопровідності в різних напрямах. Наприклад, для соснової деревини, якщо тепловий потік напрямлений вздовж волокон, то X = = 0,19 Вт/(м • К), а якщо впоперек, то X = 0,44 Вт/(м • К). Тепло­провідність кристалічних речовин вища, ніж аморфних. Наприклад, та­кі щільні мінеральні матеріали, як граніт і скло із середньою густи­ною майже 2700 кг/м³, значно різняться за коефіцієнтом теплопро­відності: для граніту (кристалічний матеріал) X = 2,8 Вт/(м ■ К), для скла (аморфний матеріал) X = 0,8 Вт/(м • К).

Зміна вологості будівельних матеріалів істотно позначається на їхній теплопровідності. Оскільки для води К_в = 0,58 Вт/(м • К)> тоб­то у 25 разів більше, ніж для повітря, то пори, заповнені водою, лег­ше припускають тепловий потік, і коефіцієнт теплопровідності водо-насич^них матеріалів підвищується. Залежність X від вологості мож­на подати формулою

де Х<& і Х_с — коефіцієнти теплопровідності відповідно вологого й су­хого матеріалу, Вт/(м • К); АХ — приріст коефіцієнта теплопровід­ності, %, на кожний процент збільшення № (для мінеральних матері­алів АХ = 0,0023 при додатних температурах і 0,047 — при від'єм­них; для органічних матеріалів АХ дорівнює відповідно 0,0035 і 0,47); И? — вологість матеріалу, % за об'ємом.

Теплопровідність насичених водою й заморожених матеріалів ще вища, оскільки теплопровідність льоду приблизно в чотири рази біль­ша, ніж води: А-льоду = 2,3 Вт/(м • К). Отже, коли матеріали для_ теп­лової ізоляції використовуються в місцях з підвищеною вологістю, слід передбачити гідроізоляцію їх.

Певна зміна коефіцієнта теплопровідності відбувається також під дією температури, при якій передається тепловий потік. Цю зміну X можна подати формулою,

де Хт і Х₀ — коефіцієнти теплопровідності відповідно при температурі Т і нульовій, Вт/(м • К); а — зміна коефіцієнта теплопровідності при зміні температури на один градус, Вт/(м • К); Т — температура ма­теріалу, к.

Зауважимо, проте, що виняток становлять метали, для яких з під­вищенням температури коефіцієнт теплопровідності дещо знижуєть­ся на відміну від інших видів будівельних матеріалів, де X підвищу-

ється. Це збільшення має велике значення для матеріалів, застосову­ваних для теплової ізоляції пічних агрегатів, паропроводів тощо.

Теплопровідність будівельних матеріалів визначають у лабора­торіях за допомогою спеціальних приладів та установок. Проте, вра­хувавши загальну залежність Я від р_т і скориставшись емпіричною формулою проф В. П. Некрасова, можна орієнтовно визначити коефі­цієнт теплопровідності для повітряно-сухих (з природною вологістю 1...7 %) матеріалів мінерального походження:

де (3 — відносна густина.

Матеріали органічного походження порівняно з мінеральними при однаковій середній густині мають менший коефіцієнт теплопровіднос­ті. У табл. 1.2 наведено коефіцієнти теплопровідності деяких буді­вельних матеріалів.

Теплопровідність — один з найважливіших показників, що харак­теризують теплозахисні властивості матеріалів, за яким визначають їхню належність до групи теплоізоляційних або консхруктивно-теп-лоізолящйних. Зокрема, теплоізоляційні матеріали повинні мати кое­фіцієнт теплопровідності не більший ніж 0,18 Вт/(м • К) і середню гус­тину не більш як 600 кг/м³.

З теплопровідністю пов'язана така важлива характеристика мате­ріалів, застосовуваних для зовнішніх огороджувальних конструкцій, як термічний опір /?е, що є величиною, оберненою до А,:

де #6 — термічний опір одношарової огороджувальної конструкції, м² • К/Вт; б — товщина стінового матеріаліу, м; Я, — коефіцієнт теплопровідності стінового матеріалу, Вт/(м • К).

Від показника термічного опору залежить товщина зовнішніх стін і витрата палива на опалення будівель. Розраховуючи термічний опір

багатошарової огороджувальної конструкції, враховують коефіцієнти теплопровідності матеріалів шарів, з яких вона складається.

Теплоємність — це здатність матеріалу під час нагрівання погли­нати теплоту. Вона характеризується питомою теплоємністю (кое­фіцієнтом теплоємності), тобто кількістю теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси на один градус, Дж/(кг • К):

де <2 — кількість теплоти, необхідної для нагрівання матеріалу, Дж; т — маса матеріалу, кг; і₂ і і_х — відповідно кінцева та початкова тем­ператури нагрівання, К-

Теплоємність матеріал і вмає велике значення в тих випадках, коли потрібно враховувати акумуляцію теплоти огороджувальними конст­рукціями з метою збереження температур без різких коливань у при­міщенні або в тепловому промисловому агрегаті при зміні теплового режиму. Це буває, наприклад, коли розраховують й конструюють теп­лостійкі огородження (стіни, перекриття, печі) або розраховують пі­дігрівання матеріалів для зимового бетонування тощо.

Питому теплоємність для багатошарових конструкцій розрахову­ють за формулою

де піц т₂, т_п — маси окремих шарів, кг; с_х, с₂, с_п — питомі теплоєм­ності цих шарів, Дж/(кг • К).

Із зволоженням питома теплоємність матеріалу збільшується, ос­кільки теплоємність води велика й становить 4,2 кДж/(кг • К).

Для огороджувальних конструкцій житлових та опалюваних бу­дівель вибирають матеріали з невеликим коефіцієнтом теплопровід­ності, але з вищою питомою теплоємністю.

Питома теплоємність кам'яних природних і штучних матеріалів становить 0,76...0,92 кДж/(кг • К), скла — 0,67, сталі —0,48, алю­мінію — 0,87 кДж/(кг • К). Деревні та інші органічні матеріали ма­ють вищий коефіцієнт теплоємності, наприклад деревина (суха) — 2,7...3,0 кДж/(кг • К). Тому дерев'яні стіни акумулюють більше теп­лоти, ніж кам'яні, а згодом можуть віддавати її всередину приміщення.

Теплостійкість — це здатність матеріалу витримувати нагрівання до певної температури (нижчої за температуру плавлення) без пере­ходу в пластичний стан. Деякі будівельні матеріали мають низьку теплостійкість. Наприклад, бітуми розм'якшуються при Т = 45... 90 °С, полімерні матеріали при— Т = 80... 180 °С, скло «розсклову-ється» при Т = 750...900 °С. Багато з нетеплостійких матеріалів, охо­лоджуючись, набувають попереднього структурного стану. Знати теп­лостійкість потрібно для того, щоб визначати температурні режими екс­плуатації будівельних матеріалів.

Термічна стійкість — це здатність матеріалу витримувати нав-

перемінне нагрівання й охолодження (певний цикл) без руйнування. Стійкими до різких змін температур мають бути матеріали для футе­рування (внутрішньої кладки) пічних агрегатів.

Термічна стійкість залежить від ступеня однорідності матеріалу, його природи й показника температурного коефіцієнта розширення, причому чим останній менший, тим вища термічна стійкість матеріалу.

Термічно стійкі матеріали — шамот, динас, базальт, клінкер тощо, термічно нестійкі — кварц, граніт, скло тощо.

Температурні деформації — нездатність матеріалу під дією змі­ни температур у процесі експлуатації змінювати свої розміри (пере­важно розширюватися). Температурний коефіцієнт лінійного розши­рення (ТКЛР) характеризує видовження 1 м матеріалу під час нагрі­вання на один градус і вимірюється в метрах на кельвін (м/К).

Температурний коефіцієнт лінійного розширення має особливе значення для тих матеріалів, які під час експлуатації зазнають на­грівання й охолодження. Оскільки деформації матеріалу в конструк­ціях при розширенні можуть бути досить значними, у спорудах ве­ликої протяжності потрібно передбачати деформаційні шви.

Показники ТКЛР деяких будівельних матеріалів, м/К: алюміній — 25,5 • 1(Г⁶; сталь —(11,0... 11,9) • 1(Г⁶; бетон - (10...14) • 10^_6; гра­ніт— (8...10) • 10~⁶; скло — (8,5...9,7) • 10^_6; деревина вздовж во­локон— (3...5) • 10~⁶.

Для деяких силікатних матеріалів характерна вогнева усадка, тоб­то здатність змінювати свої розміри та об'єм внаслідок спікання чи оплавлення частинок під дією високих температур. *

Температуропровідність (коефіцієнт температуропровідності) а — це фізична величина, яка характеризує швидкість вирівнювання температури в матеріалі при змінному в часі тепловому режимі. На­приклад, для повітря в спокійному стані а = 771 • 10^-4 м²/с, для мі­неральної вати а = 8,5- 10""⁴ м²/с.

Теплозасвоєння — це здатність поверхні матеріалу при нестаціо­нарному тепловому режимі тією чи іншою мірою сприймати теплоту під час періодичних коливань теплового потоку або температури навко­лишнього середовища.

Теплозасвоєння характеризується коефіцієнтом теплозасвоєння 5, що становить амплітуду коливання теплового потоку при коливаннях температури на один градус. Коефіцієнт теплозасвоєння вимірюється у ватах на метр-кельвін [Вт/(м • К)1. Найбільше теплозасвоєння ма­ють важкі теплопровідні матеріали (граніт), а найменше — легкі теп­лоізоляційні матеріали (мінеральна вата тощо).

Вогнестійкість — це здатність матеріалу витримувати дію висо­ких температур або вогню й води (під час пожеж), не руйнуючись. За ступенем вогнестійкості будівельні матеріали поділяють на три трупи: неспалимі, важкоспалимі й спалимі.

.,. Неспалимі — це матеріали, які під дією вогню чи високих температур не горять, не тліють і не обвуглюються. Неспалимі мате­ріали поділяються на вогнестійкі, що практично не деформуються (цегла, черепиця, жаростійкий бетон, сієніт тощо), вогнетривкі та тер­мічно стійкі. Проте деякі неспалимі матеріали можуть значно дефор­муватися (сталь) або руйнуватися при розтріскуванні (граніт, кварц та інші породи, що містять кварц). У такому разі руйнування відбу­вається за рахунок модифікаційних перетворень кварцу. До групи не­спалимих належать мінеральні матеріали.

Важкоспалимі — це матеріали, які під дією вогню або ви­соких температур злегка займаються, тліють та обвуглюються, а коли віддаляється джерело вогню, ці процеси припиняються. До таких ма­теріалів належать здебільшого мінералоорганічні матеріали, які по­єднують у собі мінеральні й органічні компоненти (гідроїзол, фібро­літ, асфальтобетон тощо).

Спалимі — це матеріали, які під дією вогню або високої тем-ператури^аймаються або тліють, і ці явища тривають і тоді, коли усу­нуто джерело вогню. До цієї групи належить значна частина матеріа­лів органічного походження, не просочених спеціальними захисними сполуками (деревина, бітуми, полімерні матеріали).

Границя вогнестійкості характеризується проміжком часу від по­чатку займання до виникнення в конструкції граничного стану: втра­ти несучої здатності (обвалення конструкції), виникнення наскріз­них тріщин, нагрівання протилежної щодо дії вогню поверхні, що мо­же призвести до самозаймання.

Вогнетривкість — це здатність матеріалу витримувати тривалу дію високих температур, не деформуючись і не розплавляючись. Такі матеріали використовують переважно при спорудженні печей про­мислового та побутового призначення, труб, котельних установок то­що. При цьому вони повинні також витримувати певні навантаження при високій температурі. Залежно від максимальної температури екс­плуатації ці матеріали поділяють на власне вогнетривкі, що витри­мують температуру 1580 °С і вище (шамот, динас, хромомагнезит те­що), тугоплавкі, що працюють в інтервалі температур 1350... 1580 °С, і легкоплавкі — з вогнетривкістю менш як 1350 °С (цегла керамічна).

Жаростійкість — це здатність матеріалу витримувати тривале нагрівання до температури 1000 °С без втрати або з частковою втратою міцності. До жаростійких матеріалів належать цегла, жаростійкий бетон, жаростійкі чавуни та сталь, різні види вогнетривів.

1.3. ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Будівельні матеріали в будівлях і спорудах зазнають дії різних зовнішніх сил та інших факторів, які можуть призвести до появи тріщин, зміни початкової форми без зміни структури, падіння

міцності та Інших явищ, пов'язаних з фізико-механічними власти­востями.

Міцність — це здатність матеріалу чинити опір руйнуванню від внутрішніх напружень, що виникають під дією різних зовнішніх на­вантажень. У процесі експлуатації будівель і споруд будівельні ма­теріали найчастіше зазнають напружень стиску, вигину, розтягу, зрі­зу та удару.

Будівельні матеріали по-різному сприймають різні навантаження. Це залежить від хімічного та мінералогічного складів матеріалу, струк­тури й будови. Так, природні й кам'яні матеріали, цегла, бетон тощо добре працюють на стиск, але погано на розтяг і вигин. При розтягу вони витримують навантаження в 10—15 разів менше, ніж при стиску. Тому такі матеріали застосовують переважно в конструкціях, які пра­цюють здебільшого на стиск (колони, стіни). Матеріали з волокнисти­ми наповнювачами мають підвищену міцність при вигині, показник якої порівняно з міцністю при стиску нижчий усього лише в 1,5—3 ра­зи (наприклад, азбестоцементні покрівельні вироби).

Ряд будівельних матеріалів, наприклад, деревина, сталь, деякі по­лімери (склопластики), добре працюють на стиск і вигин, а тому застосовуються в таких несучих конструкціях, як балки, ферми, труби.

Міцність будівельних матеріалів характеризується границею міцності при стиску, вигині тощо. Вона чисельно дорівнює на­пруженню в матеріалі, яке відповідає навантаженню, що призвело до руйнування зразка. Границя міцності для різних видів навантажень вимірюється в мегапаскалях (МПа).

Границю міцності при осьовому стиску /?_ст визначають звичайно на зразках у формі кубиків, циліндрів, призм, а також на натурних зраз­ках (керамічне порожнисте каміння). Під час випробування зразків матеріалу у формі кубиків на показник міцності в багатьох випадках впливає їхній розмір (міцність малих кубиків вища, ніж великих). Для щільних, важких матеріалів (гірські породи тощо) застосовують невеликі зразки: для легких, пористих, а також для неоднорідних за будовою — зразки кубиків великих розмірів.

Оскільки будівельні матеріали неоднорідні, то границя міцності ви­значається як середній результат випробування серії зразків (не мен­ше трьох). Зразки будівельних матеріалів випробовують, як правило, на спеціальних пресах до руйнування, а границю міцності при стиску, МПа, обчислюють за формулою

Іде Р — руйнівне навантаження (сила), МН; Р — площа поперечного перерізу зразка до випробування, м². Міцність матеріалу визначають у сухому стані.

Границя міцності при стиску для різних будівельних матеріалів може набувати значень від 0,5 до 1000 МПа. Числове значення грани­ці міцності при стиску для багатьох матеріалів є підставою для вста­новлення їхньої марки або класу — найважливіших показників яко­сті матеріалу.

Міцність матеріалу одного виду (наприклад, цегли) залежить від його середньої густини й буде тим більшою, чим вищий цей показник. На міцність матеріалу впливає також ступінь насиченості його водою.

Внаслідок зволоження міцність багатьох будівельних

матеріалів знижується. Щоб оцінити порівняльність ефективність матеріалів, використовують коефі цієнт конструктивної якості - МПа, який харак-

теризується відношенням границі міцності при стиску або розтягу до відносної густини:

—границя міцності,

МІ 1а; а — відносна густина.

Найефективнішими є матеріали, які поєднують у собі легкість і міц­ність. Наприклад, усереднений /С_к._я становить: для цегли — 11 МПа, важкого бетону — 21, сталі — 52, сосни — 95, СВАМ (різновид скло-пластика) — 225 МПа. Чим вищий К_к._я, тим ефективніший конструк­ційний матеріал.

Показники міцності деяких будівельних матеріалів наведено в табл. 1.3.

Границю міцності при вигині К_в визначають на зразках у вигляді балочок квадратного чи прямокутного перерізу розмірами, установ­леними відповідними стандартами, а також на натурних зразках* (цег­ла, черепиця, азбестоцементні листи тощо).

Випробування на вигин виконують за схемою балки, встановле­ної на двох опорах при зосередженому навантаженні, прикладеному симетрично відносно осі балки, до її руйнування. Границя міцності при вигині, МПа:

якщо навантаження зосереджене й прикладене в центрі, то

якщо два навантаження прикладені симетрично відносно осі бал­ки, то

де Р — руйнівне навантаження, МН; / — відстань між опорами, м- Ь, п — відповідно ширина й висота поперечного перерізу зразка, м; а — відстань між точками прикладання двох навантажень, м.

Якщо випробовується балка на двох опорах, то у верхній частині вона зазнає стиску, а в нижній — розтягу. Оскільки границя міцнос­ті при розтягу, як правило, менша за границю міцності при стиску, та саме в нижній зоні з'являються тріщини й починається руйнування матеріалу при вигині.

Границю міцності при осьовому розтягу Р_р0зі визначають за допо­могою спеціальних приладів та машин, застосовуючи виготовлені з випробовуваного матеріалу зразки встановленої форми й розмірів (призм, круглих стержнів, стержнів прямокутного перерізу, вісімок* омуг), залежно від виду будівельного матеріалу. Зразки закріплюють, у захватах приладів і піддають розтягу до моменту розриву.

Для кам'яних матеріалів, металів, деревини та інших матеріалів границя міцності при розтягу, МПа,

де Р — руйнівне навантаження, МН; Р — площа перерізу зразка» найтоншому місці до випробування, м².

Для рулонних матеріалів міцність оцінюють руйнівною силою, для бітумів визначають розтяжність у сантиметрах у момент розриву.

Під час експлуатації в спорудах допускаються напруження, знач­но нижчі за границю міцності матеріалів, тобто передбачається запас міцності г, який може перевищувати її границю в два, три та більше разів. Визначаючи запас міцності, враховують неоднорідність матеріа- _к \ лів, можливість їх деформації раніше, ніж буде досягнуто границі міцності, появу тріщин, вплив навколишнього середовища тощо.

При визначенні міцності будівельних матеріалів крім руйнівних: методів можна застосовувати також адеструктивні (неруйнівні) методи.

Твердість — це здатність матеріалу чинити опір місцевим дефор­маціям, які виникають тоді, коли в нього проникають інші, твердіші тіла. Твердість матеріалів не завжди відповідає їхній міцності, тобто» при різній міцності твердість їх може бути однаковою.

Твердість металів, бетону, деревини та деяких інших матеріалів; визначають, вдавлюючи в зразки з певним зусиллям сталеву кульку або наконечник (конус, піраміду). Ступінь твердості встановлюють в і величиною відбитка. Число твердості за Брінеллем (НВ) визнача­ють відношенням прикладеного навантаження Рдо площі поверхні від­битка Р і обчислюють за формулою, МПа,

Ступінь твердості мінералів і гірських порід визначають за шкалою порівняльної твердості Мооса, яка складається з десяти мінералів-ета-лонів: тальк — 1; гіпс — 2; кальцит — 3; плавиковий шпат — 4; апа­тит—5; ортоклаз —6; кварц — 7; топаз —8; корунд —9; алмаз— 10.

СтираністьСт — це здатність матеріалу зменшуватися за масою • й об'ємом при спільній дії абразивного матеріалу (кварцовий пісок, наждак) та стиральних зусиль. Стираність залежить від твердості ма­теріалу, характеризується втратою маси на одиницю площі стираної поверхні матеріалу й визначається за фрмулою, кг/м²,

Ст = (т_х — ш₂)/Р, дз т_х[т_% — маси зразка відповідно до й після стирання, кг; Р — пло­ща стираної поверхні, м².

Показник стираності має вирішальне значення під час вибору ма­теріалів для підлог, дорожніх покриттів тощо.

Значення стираності деяких будівельних матеріалів, кг/м²: квар­цит — 0,6...1,2; граніт — 1...5; клінкерна цегла —2,2...4,3; кераміч­ні плитки для підлог — 2,5...3,0; вапняк — 3...8; цементний розчин — 6...І£.

Опір удару (або ударна в'язкість) К_УА — це здатність матеріалу чинити опір руйнуванню під дією ударних навантажень. Природні й штучні кам'яні матеріали, які застосовують для влаштування доріг, лідлог, фундаментів під молоти, зазнають у процесі експлуатації удар­них впливів.

Опір удару, або динамічна міцність, #_уд, Дж/м³, характеризується.роботою, затраченою на руйнування зразка матеріалу й віднесеною до одиниці об'єму матеріалу, і обчислюється за формулою

Я_уд = гіф/У, де п — число ударів; ц — вага гирі, Н; Н — висота її падіння, м; V — об'єм зразка, м³.

Ударна в'язкість металів визначається роботою, затраченою для; ударного злому й віднесеною до робочої площі поперечного перерізу :Р зразка (як правило, у місці надрізу). Ударну в'язкість, Дж/м², ви­значають звичайно для зразків металів на маятникових копрах і за формулою

Опір зношуванню визначають переважно для дорожніх матеріа­лів, а також матеріалів для підлог, які в процесі експлуатації зазна­ють одночасної дії стирання та ударів.

Зношування визначають у спеціальних барабанах з кулями за втра­тою маси завантаженого в прилад матеріалу.

Деформативні властивості. У будівельних кострукціях матеріа­ли під дією зовнішніх сил зазнають деформації. До основних деформа-тивних властивостей належать пружність, пластичність, крихкість тощо.

Пружність — це здатність твердого тіла деформуватися ггд дією зовнішніх сил і самочинно відновлювати початкову форму та оС'<-ем, коли припиняється дія навантаження. Початкова форма може від­новлюватися повністю або частково (коли навантаження великі). Пруж­ну деформацію, яка повністю зникає із зняттям зовнішніх сил, нази­вають оборотною. Якщо форма відновлюється частково, то у матеріалі є залишкові деформації. Для деяких високоеластичних матеріалів (ела-стоміри), наприклад каучуку, пружна деформація може перевищува­ти 100 % через розрив зв'язків уже випрямлених молекул, тобто об'єм [ матеріалу після зняття навантаження може бути більшим за почат­ковий.

Границя пружності — це те найбільше напруження, при якому залишкові деформації мають найменше (допустиме за нормами) зна­чення, тобто матеріал практично зазнає оборотних пружних дефор­мацій.

Модуль пружності Е, МПа, характеризує жорсткість матеріалу, тобто здатність його деформуватися під дією зовнішніх сил. Чим ви­ще енергія міжатомних зв'язків у матеріалі, тим менше схильний він до деформацій і тим вищий його модуль пружності. Наприклад, для заліза Е = 21,1 • 10^-4, для алюмінію—7 • 10~⁴, для свинцю — 1,5- 10^-4, для полістиролу — 0,3 • 10^-4, для каучуку — 0,007 X X 10~⁴ МПа.

Для будівельних матеріалів характерне крихке й пластичне руй­нування.

Пластичність — це здатність матеріалу під дією зовнішніх сил змінювати свою форму й розміри без руйнування й зберігати спо­творену форму й тоді, коли навантаження знято. Такі пластичні (за­лишкові) деформації називають необоротними. Пластичність деяких будівельних матеріалів змінюється під дією температури: при нагрі­ванні — підвищується, при охолодженні — знижується. До таких матеріалів належать бітуми, деякі сорти сталі й ряд полімерних мате­ріалів. Пластичність істотно впливає на технологію виробництва, якість матеріалів та їхні експлуатаційні властивості.

Крихкість — це здатність матеріалів під впливом зовнішніх навантажень руйнуватися без попередніх пластичних деформацій, тільки-но зусилля, що діють на них, досягають граничних (руйнів­них) значень. Ця властивість протилежна пластичності. Для крихких матеріалів характерні слабкий опір ударним навантаженням, а також иі'ликий розрив показників границі міцності при стиску та розтягу. І Іаприклад, для щільних і міцних кам'яних (природних) матеріалів Д'іюіт = (1 /40... 1 /60) і?ст- До крихких матеріалів належать також скло, чавун, бетон і деякі полімерні матеріали.

Крихкість і пластичність будівельних матеріалів можуть зміню-н.'ітнся не лише під дією температури, а й із зміною вологості та швид-

кості наростання навантаження, що діє на них. Наприклад, глина в сухому стані крихка, а в зволоженому (глиняне тісто) — пластична. Повзучість — це здатність матеріалу при тривалому наван­тажуванні виявляти недружні деформації, які наростають. Для дея­ких матеріалів (бетону, гіпсових, азбестоцементних виробів тощо) ця здатність спостерігається при звичайних температурах, для металів — при підвищених.

Утома — це властивість матеріалу при тривалих змінних на­вантаженнях виявляти «утомленість» і руйнуватися при напруженнях, значно менших, ніж границя міцності.

Релаксація характеризується падінням напруження в ма­теріалі при сталій деформації, що зумовлюється поступовим перехо­дом пружної деформації в пластичну.

Будівельні матеріали залежно від своїх деформаційних властивос­тей можуть бути пружними, пластичними, крихкими та еластичними.

Наука, яка досліджує різні деформації залежно від напруження, називається реологією.

Поиск по сайту: