Структурно-фізичні властивості

Істинна густина (або просто густина) р — границя відношення маси матеріалу т до об'єму V, коли об'єм стягується в точку, в якій визначають густину тіла (тобто без урахування наявних у ньому пу­стот і пор):

Таким чином, істинна густина — це маса одиниці об'єму матеріа­лу в абсолютно щільному стані.

Майже всі будівельні матеріали мають пористу будову, за винятком; скла, кварцу, ситалу, сталі та деяких інших, які можна вважати «аб­солютно» щільними. Тому, щоб визначити «абсолютний» об'єм випро­бовуваного матеріалу, його висушують до сталої маси й тонко подріб­нюють. Одержаний порошок засипають у спеціальний прилад, запов­нений інертною рідиною (водою або бензином, гасом тощо, якщо мате­ріал реагує з водою), і за об'ємом витісненої ним рідини встановлюють «абсолютний» об'єм матеріалу V_а.

Істинна густина в такому разі, г/см³,

Для рідких та в'язких будівельних матеріалів (рідке скло, роз­чини хімічних добавок тощо) ρ визначають за допомогою ареометра, занурюючи його в рідину й фіксуючи за шкалою показник істинної густини.

Показник ρ— довідкова величина, яка має допоміжне значення для будівельних матеріалів і звичайно застосовується для деяких роз­рахунків.

Питома вага у характеризується відношенням ваги тіла до його об'єму і тому залежить від прискорення вільного падіння. Питома вага -виражається в ньютонах на кубічний метр (Н/м³) і дорівнює добутку істинної густини на прискорення вільного падіння. Цей показник ви­користовують у розрахунках будівельних конструкцій, споруд тощо.

Середня густина р_т — фізична величина, яка визначається від­ношенням маси т тіла або речовини до всього зайнятого ним (нею) об'єму V, включаючи пори та пустоти: р_т = т/У.

Середня густина найчастіше вимірюється в кілограмах на кубіч­ний метр (кг/м³), проте можна також використовувати одиниці г/см³ і т/м³. У разі потреби середню густину встановлюють для матеріалів, 'що перебувають у будь-якому стані: зволоженому, повітряно-сухому або сухому (тобто висушеному до сталої маси).

Визначаючи середню густину, масу випробуваного матеріалу вста­новлюють зважуванням, а об'єм для зразків правильної геометричної форми — звичайним вимірюванням, неправильної форми (для порис­тих матеріалів—після покриття тонким шаром парафіну або повного «насичення водою) — в об'ємомірі за об'ємом витісненої інертної рідини.

Насипна густина — це відношення маси сипкого матеріалу до його об'єму, включаючи простір між частинками. її визначають для зернистих і порошкоподібних матеріалів.

У ряді випадків використовують поняття відносної густини й, тоб­то відношення густини матеріалу р_т до густини стандартної ре­човини (наприклад, води, для якої р_в = 1000 кг/м³); й — безрозмірна величина.

Середня густина залежить від хімічного та мінералогічного складів матеріалу, але більшою мірою — від величини та кількості пор і пус­тот. Чим їх більше, тим легший матеріал. З підвищенням вологості показник р_т збільшується.

Середня густина має велике практичне значення для виконання різних розрахунків (обсягів транспортування, складування матеріа­лів тощо). Вона тісно пов'язана з іншими властивостями будівельних матеріалів, такими як пористість, міцність, теплопровідність, водоне­проникність та інші, що дає змогу за показником р_т орієнтуватися, де можна використовувати матеріал у будівництві.

У табл. 1.1 наведено числові значення істинної та середньої гус­тини деяких будівельних матеріалів у повітряно-сухому стані.

Коефіцієнт щільності К_щ характеризує ступінь заповненості об'є­му матеріалу твердою речовиною:

ПористістьП — це ступінь заповненості об'єму будівельного ма-, теріалу порами розміром не більше 1...3 мм. Пористість обчислюють за формулою

У сумі пористість П та коефіцієнт щільності К_щ дають одиницю, або 100 %.

Пористість є важливою характеристикою, оскільки з нею пов'язані такі технічні властивості матеріалу, як міцність, водопоглинання, мо­розостійкість, теплопровідність тощо. Легкі пористі матеріали ма­ють звичайно невелику міцність, щільні (П = 0...0.8 %) — водоне­проникні.

Проте крім кількості пор у матеріалі на його властивості істотно впливає також характер пористості. Матеріали можуть бути велико-пористими з розмірами пор від 1 • 10~ до 3 мм і дрібнопористими з розмірами пор 1 • 10^_2...1 • 10~⁶ мм. Самі пори можуть бути закри­тими, тобто недоступними для заповнення водою, і відкритими.

Відкриту пористість П_в можна визначити відносно сумарного об'є­му всіх пор, що насичуються водою, до загального об'єму матеріалу

де т₂, т₁ — маса зразка відповідно насиченого водою і в сухому стані, г; V — об'єм матеріалу, см³; р_в = 1 г/см³ — густина води при 4 °С.

Закрита пористість

Будівельні матеріали навіть із значною пористістю, але з великими або переважно закритими порами мають невелике водопоглинання і значну морозостійкість, тоді як матеріали з таким самим числовим показником пористості, але з відкритими порами не можуть застосову­ватися в місцях з високою вологістю.

Значення пористості коливаються в широких межах, %: скло, сталь —0, цегла керамічна — ЗО...40, граніт, ліпарит — 0,2...0,8, важкий бетон — 5.,..20, легкий бетон — 35...85, поропласти — 85...95.

Пустотність характеризується наявністю порожнин (пустот) у будівельних виробах (порожниста цегла, панелі) або між зернами в сипких матеріалах (пісок, щебінь) і визначається в процентах від загального об'єму виробу чи матеріалу. Пустотність виробів сприяє зниженню маси будівельних конструкцій і поліпшенню теплозахис­них властивостей. Приклади показника пустотності: керамічна порож­ниста цегла— 15...50 %, щебінь і пісок — 35...45 %.

Поиск по сайту: