Группы некоторых свойств

* Эти свойства могут быть отнесены и к другим группам.

Широкое внедрение новых полимерных материалов вызывает необходимость учета их специфических свойств - электрических и оптических, которые в учебниках, посвященных вопросам химии и технологии полимерных материалов, выделяются в специальные группы. Объединение тех или иных свойств в указанные группы связывается с отношением материала к виду воздействия, которое оказывает на него, внешняя среда. Однако всегда надо помнить, что формы взаимосвязи свойств многообразны и не могут быть оценены с надлежащей глубиной только указанным разделением. Отношение материала к химическим и физическим воздействиям характеризует химические и физические свойства, сопротивление воздействию внешних сил - механические свойства, отношение к различным технологиям обработки определяет технологические свойства. Последняя группа является производной от первых трех (химической, физической и механической). Одни свойства общи для любых материалов (твердость, сопротивляемость различным видам и характеру нагрузок и т. д.), а другие типичны для отдельных видов материла (красноломкость - для стали, твердение - для вяжущих, скорость отвердения - для пластмасс, ковкость - для металлов и т.д.).

Для определения и оценки, всех свойств материалов существуют лабораторные и полевые приемы испытания. В данное время показатели некоторых свойств материалов еще достаточно условны и не позволяют переносить результаты испытания, проведенного в лаборатории, непосредственно на конструкцию (сооружение). Не все свойства можно оценить в системе существующих единиц измерения физических величин или в Международной системе единиц (СИ), а, следовательно, показать их размерность.

При изложении существа каждого свойства в общем виде рассматриваются и методы их определения. Показатели свойств всех строительных материалов нормированы, следовательно, имеют количественные характеристики, записанные в соответствующих государственных стандартах - ГОСТах и других нормативных документах.

Физические свойства

Эти свойства характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окружающей среды. К ним относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение и водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, воздухо-, газо- и паропроницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огнестойкость и огнеупорность.

Масса - это совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле. Масса обладает определенным объемом, т.е. занимает часть пространства. Она постоянна для данного вещества и не зависит от скорости его движения и положения в пространстве. Тела одинакового объема, состоящие из различных веществ, имеют неодинаковую массу. Для характеристики различий в массе веществ, имеющих одинаковый объем, введено понятие плотности. Последняя подразделяется на истинную и среднюю.

Истинная плотность - отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Чтобы определить истинную плотность (кг/м³, г/см³), необходимо массу материала (образца) m (кг, г) разделить на абсолютный объем V_а (м ³, см³), занимаемый самим материалом (без пор):

. (1)

Зачастую истинную плотность материала относят к истинной плотности воды при 4^о С, которая равна 1 г/см³, тогда определяемая истинная плотность становится как бы безразмерной величиной.

Однако большинство материалов имеют поры, поэтому у них средняя плотность всегда ниже истинной плотности (табл. 2).

Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и некоторых других) истинная и средняя плотности равны, т.к. объем внутренних пор у них весьма мал.

Средняя плотность - это физическая величина, определяемая отношением массы образца материала ко всему, занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. Среднюю плотность (кг/м³, г/см³) вычисляют по формуле:

, (2)

где m - масса материала в естественном состоянии; V_е - объем материала в естественном состоянии.

Средняя плотность не является величиной постоянной - она изменяется в зависимости от пористости материала. Например, искусственные материалы можно получит с различной пористостью (тяжелый бетон имеет плотность до 2900 кг/м³, а легкий - до 1800 кг/м³). На плотность оказывает влияние влажность материала.

Для сыпучих материалов важной характеристикой является насыпная плотность - масса единицы объема рыхло насыпанных зернистых или волокнистых материалов (цемента, песка, гравия и т.д.). Например, истинная плотность щебня 2630 кг/м³, его средняя плотность 1450 кг/м³. По этим данным можно определить пористость щебня.

Пористость материала - это степень заполнения его порами. Пористость дополняет плотность до 1 или до 100%. Пористость различных материалов: стекло, металл - 0%; тяжелый бетон - 5 … 10%; кирпич - 25 … 35%; газобетон - 55 … 85%; пенопласт - 95%, т.е. она колеблется в значительных пределах.

Таблица 2