Фізичні властивості

Основні властивості покрівельних матеріалів

Фізичні властивості характеризують фізичний стан матеріалу, а також його здатність реагувати на зовнішні фактори, які не впливають на хімічний склад матеріалу. До фізичних властивостей матеріалів відносяться щільність, середня щільність, пористість, водопроникність, водостійкість, водопоглинання, атмосферостойкость, морозостійкість, вологість, теплопровідність, теплостійкість (температуроустойчівость), температура розм`якшення, спалахи і склування, покриваність, в`язкість, гнучкість, адгезія, газо- і паропроникність , усадка або подовження, вогнестійкість.

густина - відношення маси матеріалу до його об`єму без пір і пустот (г / см3, кг / м3, т / м3) обчислюють за формулою p = m / V, де m - постійна маса матеріалу, г (кг або т) - V - об`єм, який займає матеріалом, без пір і пустот, см3 (м3). Щільність твердих і рідких матеріалів порівнюють з щільністю води. Найбільша щільність води при 4 ° С дорівнює 1 г / см3, так як 1 см3 води має масу 1 м

Середня щільність - відношення маси матеріалу до його об`єму в природному стані, т. Е. З порами і пустотами. Середню щільність pm (г / см3, кг / см3, т / м3) обчислюють за формулою pm = m / Vест, де m - маса матеріалу в сухому стані, г (кг або т) - Vест - обсяг матеріалу в природному стані, см3 (м3). Так як при визначенні середньої щільності матеріалу обсяг береться з урахуванням пір і пустот, наявних в матеріалі, то середня щільність не є величиною постійною, а змінюється в залежності від пористості матеріалу. Щільність і середня щільність деяких будівельних матеріалів наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Щільність і середня щільність деяких будівельних матеріалів

Більшість будівельних матеріалів має пори, тому середня щільність, як правило, менше щільності. Середню щільність кожного матеріалу визначають при вологості, встановленої стандартом.

Насипна щільність визначається для сипучих матеріалів (цемент, пісок, гравій, щебінь). В обсяг таких матеріалів включають не тільки пори (маленькі осередки в матеріалі, заповнені повітрям або водою) в них, але і порожнечі (заповнений повітрям простору між частинками матеріалу) між зернами або шматками матеріалів.

Відео: 7.2. Спирти: Будова, фізичні властивості. ЄДІ з хімії

пористість- ступінь заповнення обсягу матеріалу порами. Її визначають як загальний обсяг пір в одиниці об`єму матеріалу за формулою П = (1-pm / p) 100%, де p - щільність, г / см3- pm - середня щільність, г / см3. Від ступеня пористості залежать міцність, теплопровідність, морозостійкість, водопоглинання і інші властивості матеріалів. Чим менше пористість, тим більше міцність, морозостійкість, теплопровідність, але менше водопроникність.

водопроникність - здатність матеріалу пропускати через себе воду під тиском. Ступінь водопроникності залежить від пористості матеріалу, форми і розмірів пор. Чим більше в матеріалі незамкнутих пір і пустот, тим більше його водопроникність. Водопроникність характеризується коефіцієнтом водопроникності Кв, який дорівнює кількості води, що пройшла протягом 1 год через зразок матеріалу площею 1 см2 при постійному тиску і певній товщині зразка. До водонепроникним відносяться особливо щільні (наприклад, сталь, скло, бітум) і щільні матеріали із замкнутими порами (наприклад, бетон спеціально підібраного складу).

водостійкість - здатність матеріалу тривалий час зберігати міцність при граничному водонасиченні. Водостійкість чисельно характеризується коефіцієнтом розм`якшення, що визначається за формулою Кразм = Rнас / Rсух, де Rнас - межа міцності матеріалу в насиченому водою стані, Rсух - межа міцності сухого матеріалу. Коефіцієнт розм`якшення матеріалів коливається від 0 (необпалені керамічні матеріали) до 1 (скло, сталь, бітум). Матеріали з коефіцієнтом розм`якшення не менше 0,8 відносяться до водостійким. Їх дозволяється застосовувати в будівельних конструкціях, що зводяться в воді, і в місцях з підвищеною вологістю.

водопоглинання - здатність матеріалу поглинати і утримувати в своїх порах воду - характеризується кількістю води, яку поглинає сухий матеріал при зануренні і витримці в ній, віднесених до маси сухого матеріалу (водопоглинання за масою Wм) або до обсягу матеріалу в сухому стані (водопоглинання за об`ємом Wоб) . Водопоглинання по масі показує ступінь збільшення маси матеріалу (за рахунок поглиненої води), подопоглощеніе за обсягом - ступінь заповнення обсягу матеріалу водою. Водопоглинання залежить від щільності матеріалу і будови пір.

Відео: 2.3. Алкени: Хімічні властивості

Як правило, при високому водопоглинанні матеріалу знижуються його міцність і морозостійкість. Для зменшення водопоглинання штучних матеріалів при їх виготовленні прагнуть отримати рівномірно розподілені дрібні замкнуті пори. Водопоглинання виражають відносним числом або у відсотках і обчислюють за формулами: Wм = [(m2-m1) / m1] 100%- Wоб = [(m2-m1) / Vест * pH2O] 100%, де m1 - маса матеріалу в сухому стані, г-m2 - маса матеріалу в насиченому водою стані, г-Vест - обсяг матеріалу в сухому стані, см3- pH2O - щільність води, г / см3. Водопоглинання по масі рулонного покрівельного матеріалу рубемаст за 24 год становить не більше 1,5%, толю - 12 ... 20%.

Вологість- ступінь зволоження матеріалу, що залежить від вологості навколишнього середовища, структури і властивостей самого матеріалу. Для оцінки вологості користуються показником вологості - відношенням кількості вологи, що міститься в матеріалі, до маси матеріалу в абсолютно сухому стані. Вологість матеріалу визначають в% за формулою W = [(m2-m1) / m1] / 100, де m1 - маса сухого зразка, г-m2 - маса вологого зразка, м Зі збільшенням вологості середня щільність і теплопровідність будівельних матеріалів підвищуються, а міцність знижується.

атмосферостойкость - здатність матеріалу тривалий час зберігати свої первинні властивості і структуру після спільного впливу погодних факторів (дощу, світла, повітря, опромінення і коливань температури) - оцінюється тимчасовими показниками (годину, добу, місяць, рік) або в балах за спеціальною шкалою.

морозостійкість - здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове число циклів заморожування і відтавання без видимих ознак руйнування і значного зниження міцності. Морозостійкість азбестоцементних покрівельних матеріалів визначають методом багаторазового змінного заморожування і відтавання насичених водою зразків. Азбестоцементні хвилясті листи і деталі до них повинні бути морозостійкими і витримувати без будь-яких ознак розшарування або пошкодження 25 ... 50 циклів заморожування і відтавання. Морозостійкими є щільні матеріали, що мають малу пористість і велика кількість замкнутих пір. Морозостійкість має велике значення при виборі матеріалів для огороджувальних конструкцій і зовнішньої обробки.

Відео: 9 Фізичні властивості металів

теплопровідність - здатність матеріалу передавати через свою товщу тепловий потік, що виникає через різницю температур на протилежних поверхнях. Різні матеріали проводять теплоту по-різному: одні - швидше (наприклад, метали), інші - повільніше (теплоізоляційні матеріали). Кількісним показником теплопровідності різних тіл служить коефіцієнт теплопровідності. Теплопровідність L вимірюється кількістю теплоти, що проходить за 1 год через зразок матеріалу товщиною 1 м, площею 1 м2 при різниці температур на протилежних поверхнях зразка 1 ° С. Теплопровідність виражається в Вт / (м * К) або Вт / (м * ° С) .

Теплопровідність залежить від середньої щільності і хіміко-мінерального складу матеріалу, його структури, пористості, вологості і середньої температури матеріалу. Чим більше пористість (менше середня щільність), тим нижче теплопровідність матеріалу. Зі збільшенням вологості матеріалу теплопровідність різко збільшується, т. Е. Знижуються показники теплоізоляційних властивостей матеріалу. Тому всі теплоізоляційні матеріали слід зберігати в приміщенні або під навісом, а в процесі ізоляції конструкцій теплоізоляційний шар захищати покривним шаром. Теплопровідність обчислюють за формулою L = qb / (t в-t н), де q - щільність потоку теплоти через зразок, Вт / м2-b - товщина зразка, м- tв, tн - температура верхньої і нижньої поверхонь зразка, ° С або К.

теплоємність - кількість теплоти, яку необхідно підвести до тіла, щоб підвищити його температуру на 1 ° С. Теплоємність, віднесена до одиниці маси, називається питомою теплоємністю і виражається в Дж / (кг * К) або Дж / (кг * ° С).

теплостійкість (Температуроустойчівость) - здатність матеріалу зберігати форму, не стікати і не сповзати з поверхні конструкції під певним ухилом і при певній температурі. Вона залежить в основному від фізико-механічних властивостей і структури матеріалу, виду і кількості наповнювача. Мастики, що володіють невеликою теплостійкість, мають велику гнучкість, а мастики з високою теплостійкістю - меншу. Для отримання мастик необхідної теплоємності легко-і тугоплавкий бітум сплавляють в різних співвідношеннях.

температура розм`якшення (ГОСТ 11506-73) оцінюється температурою середовища, при якій скорозшивач (наприклад, бітум), залите в кільце заданих розмірів, розм`якшується і під дією маси металевої кульки видавлюється з нього, торкаючись контрольного диска (підстави) апарату. Цей умовний показник характеризує зміну в`язкості речовин при підвищенні температури. Наприклад, температура розм`якшення покрівельних бітумів (ГОСТ 9548-74) БНК 45/180 - 40 ... 50 ° С, БНК 90/140 і БНК 90/30 - 85 ... 95 ° С.

температурою спалаху масла або нафтопродукту (ГОСТ 4333-87) називають температуру, при якій пари нафтопродукту, що нагрівається в відкритому тиглі, утворюють з навколишнім повітрям суміш, спалахує при піднесенні до неї полум`я. Температура спалаху бітуму БНК 45/180 і БНК 90/40 - не нижче 240 ° С.

температура склування - температура, при якій матеріал стає крихким. Температура склування бітуму БНК 90/40 не вище - 20 ° С, а бітуму БНК 90/30 - не вище -10 ° С. Існує єдиний метод визначення температури склування, що полягає у фіксуванні температури, при якій з`являються тріщини в шарі, наприклад, бітуму, нанесеному на сталеву пластинку, охлаждаемую з постійною швидкістю і подвергаемую періодичному вигину.

Укривістость - здатність матеріалу при мінімальних витратах утворювати на поверхні, що фарбується суцільну плівку. Одиницею вимірювання покриваності є витрата матеріалу в грамах на 1 м2 поверхні, що фарбується.

адгезія - опір відриву або зрушення матеріалу, нанесеного на ізольовану поверхню. Наприклад, адгезія бітумно-найритовими композиції при відриві від бетонної поверхні досягає 0,5 МПа. Адгезія до бетону холодної асфальтової мастики ІІ-20 при 20 ° С становить 0,23 МПа, а при попередній грунтуванні пастою - 0,43 МПа.

газопроникність матеріалу характеризується кількістю газу, що проходить через зразок певного розміру при заданому тиску. Будівельні матеріали з великою пористістю мають підвищену газопроницаемостью, хоча на ступінь газопроницаемости впливає не тільки сумарне значення пористості, але розмір і характер пір. Для усунення цього явища в конструкціях влаштовують газонепроникні шари.

паропроникність - здатність матеріалів пропускати водяні пари, що містяться в повітрі, під дією різниці їх парціальних тисків (парціальний тиск - тиск компонента ідеальної газової суміші. Парціальний тиск водяної пари дорівнює тиску, який він чинив би, займаючи весь об`єм суміші) на протилежних поверхнях шару матеріалу. З підвищенням температури парціальний тиск водяної пари збільшується. Таким чином, водяні пари прагнуть потрапити в область меншого тиску, т. Е. На сторону шару матеріалу з меншою температурою. Цим пояснюється зволоження ізоляції, яка застосовується для поверхні з негативними температурами. Волога, проникаючи в шар ізоляції з теплою боку, зволожує ізоляцію, а при температурі нижче нуля замерзає. Це викликає погіршення властивостей ізоляції та її руйнування. Паропроникність характеризується коефіцієнтом, який визначається кількістю водяної пари в грамах, що проходить протягом 1 год через шар матеріалу площею 1 м2 і товщиною 1 м при різниці тисків водяної пари на протилежних поверхнях 133,3 Па. Розмірність цього коефіцієнта - кг / (м * год * Па).

Усадка або подовження - зміна лінійних розмірів матеріалу під впливом зміни температури, вологості, сонячної радіації або в результаті процесів, що відбуваються в матеріалі (старіння, вулканізація, полімеризація). Для рулонних покрівельних матеріалів (ізол і ін.) Характерні відносне і залишкове подовження.

вогнестійкість - здатність матеріалу витримувати без руйнування впливу високих температур (вогню). Вогнестійкість визначається ступенем займистості конструкцій і матеріалів, що застосовуються для будівництва будівлі. Будівельні матеріали та конструкції по возгораемости поділяють на три групи: вогнетривкі, вогнестійкими і спаленні. Вогнетривкі матеріали під впливом вогню або високої температури не запалали, що не тліють і не обвуглюються. До них відносяться всі штучні і природні неорганічні матеріали, що застосовуються в будівництві (камінь, метали та ін.). Важкозгораємі матеріали під впливом вогню або високої температури спалахують, тліють або обвуглюються і продовжують горіти або тліти при наявності джерела вогню, а після його видалення горіння і тління припиняються (асфальтобетон, мінераловатні плити). Горіти, під впливом вогню або високої температури спалахують і тліють. Після видалення джерела вогню вони продовжують горіти і тліти. До цієї групи належать органічні матеріали, що не відповідають вимогам, що пред`являються до неспаленим або вогнестійкими матеріалами. Конструкції з горючих матеріалів можна зробити вогнестійкими або вогнетривкими, захистивши їх несгоремимі матеріалами. Межі вогнестійкості конструкцій визначаються часом в годиннику від початку випробування конструкції на вогнестійкість до виникнення наскрізних тріщин, підвищення температури на не обігрівається поверхні до 140 ... 180 ° С або обвалення конструкції.

Механічні властивості

Відео: 10.3. Альдегіди і кетони: Хімічні властивості. ЄДІ з хімії