30. Ячеистые бетоны: виды,свойства, применение.

Физико-механические свойства ячеистых бетонов (газо- и пенобетонов) зависят от способов образования пористости, равномерности распределения пор, их характера (открытые, сообщающиеся или замкнутые), вида вяжущего, условий твердения и ряда других факторов.

Свойства ячеистых бетонов взаимосвязаны между собой. Так, коэффициент теплопроводности (?) в сухом состоянии зависит в основном от величины средней плотности. Несущественное влияние на величину ? оказывает вид вяжущего, условия твердения и другие факторы. Это объясняется тем, что материал стенок, образующих поры, состоит из цементного камня или близкого к нему гидросиликатного каркаса. Поэтому, величина пористости и соответственно средней плотности преимущественно определяет теплопроводность ячеистого бетона. Пористость материала с ячеистой структурой образуется из воздушной пористости (макропористости) и пористости межпоровых перегородок (микропористости).

Характер ячеистой пористости определяется пространственным расположением пор (упаковкой), распределением пор по размерам (сочетания пор различных размеров), максимальным и средним размером пор, их формой, толщиной межпоровых перегородок.

Форма пор – параметр, характеризующий степень деформирования сферических пор в правильные многогранники. Повышение ячеистой пористости системы, снижение поверхностного натяжения, повышение устойчивости массы, быстрая фиксация структуры путем отверждения приводит к формированию пор – многогранников. О степени деформирования пор можно судить по объему ячеистой пористости: если ее значение превышает 75-80%, это указывает на возможность перехода сферических пор в многогранники. Чем выше пористость, тем более правильной формы должны быть многогранники. Стремятся к таким параметрам поризации, которые обеспечивают формирование пор с плотной, гладкой поверхностью.

Повышение пористости достигается тогда, когда поры имеют разный размер и характеризуются несферической формой. Полидисперсный характер распределения пор по размерам обеспечивает высокую вероятность равномерного размещения пор меньших размеров между порами больших диаметров. Размер пор преимущественно определяется вязкостью суспензии и видом пенообразователя.

Высушивание ячеистого бетона (уменьшение влажности) до равновесного состояния с окружающей средой сопровождается деформациями усадки. Величина влажной усадки составляет от 0,2 до 3,0 мм/м и зависит преимущественно от исходного влагосодержания, равновесной влажности, средней плотности и вида вяжущего. Как при изменении влажности, так и при карбонизации пенобетон менее трещиностоек, чем автоклавный газобетон.

Качество ячеистого бетона оценивают коэффициентом конструкционного качества (А), который представляет собой частное от деления прочности при сжатии (Rсж, МПа) на величину квадрата средней плотности (?0, кг/м3). Величина A дает возможность сравнивать свойства материалов, различающихся по составу и структуре.

Прочность материала стенок пор пенобетона преимущественно определяет количество воды затворения. При твердении ячеистого бетона на основе портландцемента, только часть воды участвует в формировании структуры. Количество связанной воды при гидратации цемента зависит от его минералогического состава и составляет в 28-суточном возрасте 15-20% от массы цемента. Избыточное количество воды формирует капиллярную пористость в объеме цементного камня. После сушки в цементном камне межпоровых перегородок ячеистого бетона остаются гелевые и капиллярные поры.

Для ячеистых бетонов, в состав которых, наряду с вяжущим, вводят определенное количество тонкодисперсных добавок, вместо В/Ц принято определять водотвердое отношение (В/Т). По мере увеличения В/Т прочность ячеистого бетона уменьшается. Этой зависимости подчиняются ячеистые бетоны на всех вяжущих.

Теплофизические свойства ячеистых бетонов зависят во многом от их влажности. Водопоглощение ячеистого бетона зависит от вида вяжущего, характера пористости и ряда других факторов. Величина прироста теплопроводности ячеистого бетона на каждый процент увеличения влажности составляет от 6 до 8%. Решающим фактором снижения теплопроводности ячеистых бетонов является повышение общей пористости. Так, снижение средней плотности на 100 кг/м3 приводит к уменьшению теплопроводности на 20%. В связи с этим снижение средней плотности ячеистого бетона до 200 кг/м3 обеспечивает уменьшение теплопроводности до 0,06 Вт/(м град) и ниже, что соответствует теплопроводности высокоэффективных теплоизоляционных материалов, таких как минеральная вата и пористые пластмассы.

Прочность ячеистого бетона зависит от его плотности, вида и свойств исходных материалов, режима тепловой обработки, влажности и других факторов. Для конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона установлены следующие классы по прочности на сжатие (ГОСТ 25485-89): В0,5; B0,75; B1; B1,5; B2,5. Теплоизоляционный неавтоклавный бетон со средней плотностью D400 должен иметь класс по прочности на сжатие В0,5 или В0,75. У марок неавтоклавного бетона D350 и D300 класс по прочности на сжатие и марка по морозостойкости не нормируются.

Установлено, что при увеличении В/Т от 0,3 до 1,0 капиллярная пористость увеличивается в 1,5 раза. Прочность зависит от равномерности распределения пор в бетоне и их размера. Увеличение количества воздушных микропор приводит к повышению прочности и снижению теплопроводности.

Морозостойкость конструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов, как правило, превышает 25 циклов. Существенное влияние на морозостойкость оказывает структура межпоровых перегородок и вид вяжущего. Ячеистый бетон на портландцементе характеризуется более высокой морозостойкостью, чем газосиликаты и газозолобетон. Морозостойкость пенобетона при равновесной влажности от 4 до 6% превышает 500 циклов.

Пористая структура газобетонов характеризуется рядом органически присущих ей недостатков. Во-первых, наличием в межпоровых перегородках «контактных дырок» и трещин. Связано это с тем, что количество газообразователя в различных микрообъемах неодинаково, в результате между соседними порами возникает перепад давлений. Прорыв газа, как правило, происходит на заключительной стадии вспучивания, и в этот период реологические параметры массы препятствуют самопроизвольной ликвидации дефекта. Нарушение замкнутости пористой структуры негативно сказывается на всех свойствах газобетона. Во-вторых, для газобетонов характерно разрыхление поверхности пор. Для газобетонов характерна также эллиптичность газовых пор как результат преодоления растущей порой гидростатического давления вышерасположенного столба массы. Это приводит к анизотропии свойств газобетонов, которая по прочности достигает 18-22% и более. Микроструктура ячеистых бетонов пенного способа производства лишена указанных недостатков и имеет преимущества в сравнении с газобетоном.

В изготовлении цементного пенобетона распространена неавтоклавная схема производства. Отказ от автоклавной обработки ведет к некоторому снижению прочности ячеистого бетона и его трещиностойкости. При пропарке ячеистого бетона в нем возрастает количество сообщающихся капилляров, что повышает водопоглощение и проницаемость, создаются влажностный и термический градиенты, что способствует возникновению внутренних напряжений.

В последнее время технологии неавтоклавного пенобетона посвящено больше число работ, так как он не требует автоклавирования и пропаривания, а его свойства при рациональной организации производства соответствуют требованиям современного строительства.

Виды ячеистых бетонов. Способы получения.

В зависимости от способа получения ячеистые бетоны подразделяют на пенобетоны и газобетоны.

Газобетон получают, вводя в цементный раствор специальные вещества, вызывающие процесс газообразования. Чаще всего это алюминиевая пудра. В этом случае алюминий вступает в реакцию продуктами гидратации цемента. Происходит выделение водорода, который вызывает поризацию цементного раствора. Вся масса начинается вспучиваться и расти, как хлебное тесто после добавления дрожжей. При застывании бетона его пористость сохраняется.

Пенобетон получается при смешивании цементного раствора с отдельно приготовленной, специальной пеной. Пузырьки пены, содержащие воздух, при смешивании равномерно распределяются по всему объему смеси. После застывания смеси также получаем пористый бетон.

Ячеистый бетон, в зависимости от соотношения исходных компонентов, может иметь различную пористость. В зависимости от количества и величины пор в бетоне меняется его плотность, т.е. вес одного кубического метра бетона. Чем более он пористый, тем он легче, тем выше его тепло- и звукоизолирующие свойства, но меньше прочность. С уменьшением пористости и увеличением плотности растет прочность, но ухудшаются тепло- и звукоизолирующие свойства.

В зависимости от плотности ячеистого бетона меняется и его назначение.

По назначению ячеистый бетон подразделяют на:

1. Теплоизоляционный. Легкий, пористый, теплый. Плотность – 400-600 кг/куб. м. Используется для теплоизоляции стен, потолков, полов, трубопроводов и т.п.;

2. Теплоизоляционно-конструкционный. Более плотный, прочный, но при этом и более холодный, тяжелый. Плотность – 600-1200 кг/куб. м. Используется для монолитного домостроения, изготовления штучных изделий – строительных блоков, плит, сэндвич-панелей и др.;

31.минеральный состав клинкера и влияние его на строительные свойства портландцемента.

32. прочность бетона и факторы, влияющие на нее

Прочность является самым важным свойством бетона. Понятие о бетоне, прочность бетона и его основных свойствах. Все о бетоне и все про бетон. Прочность бетона. Важным фактором, влияющим на прочность бетона, является соотношение воды и цемента (водно-цементное соотношение — В/Ц). Чем ниже В/Ц, тем прочнее бетон. Физико технические свойства бетона плотность, пористость прочность при сжатии и растяжении содержание связанной воды, теплопроводность, морозостойкость бетона. Основной показатель, которым характеризуется бетон, прочность на сжатие, по которой устанавливается класс бетона. Как посчитать марочную прочность бетона? Прочность бетона во многом зависит от марки цемента и условий, в которых происходит набор прочности. Прочность бетона на растяжение при изгибе. От чего зависит прочность бетона, увеличение прочности бетона. Прочность бетона в зависимости от фракции щебня. Форум о бетоне и бетонных изделиях, все что связано с бетоном. Как зависит прочность бетона в зависимости от фракции щебня.

Высокопрочный бетон, прочность бетона, марка и класс бетона, методы определения твердения бетона, все о бетоне

Прочность бетона во многом зависит от марки цемента и условий, в которых происходит набор прочности. Прочность бетона на сжатие оценивается маркой бетона, определяемой по прочности (в кг/см2) лабораторного кубика бетона с равной стороной 20 см. в возрасте 28 дней. Для бетонов установлены марки от 25 до 600. Срок твердения бетона может быть изменен, при повышении температуры бетон сокращается, а при понижении температуры увеличивается. Для ускорения реакций, происходящих при твердении, применяют искусственное повышение температуры бетонной смеси путем помещения бетонных изделий в камеры пропаривания или путем внутреннего электроподогрева. При понижении температуры не отвердевшего бетона ниже нуля реакция твердения прекращается. После оттаивания твердение возобновляется, однако полная прочность бетона может и не быть достигнута, поэтому замораживание бетона в раннем его возрасте не допускается. Кроме того прочность бетона на растяжение на много ниже (в 10—15 раз) прочности бетона на сжатие.

Что такое бетон - бетоном называется искусственный каменный материал, получающийся в результате твердения правильно подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего материала, воды, заполнителя, песка и щебня, или гравия, отсева и специальных добавок, пластификаторов, модификаторов. Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы к определенному сроку твердения, обычно бетон считается полностью затвердевшим к 28 дням, что бы бетон обладал заданными свойствами, прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и др. Бетон имеет конгломератное строение и состоит из большого количества заполнителя (85—90%), подобранного в определенном соотношении крупных и мелких составляющих, связанных затвердевшим вяжущим веществом (10—15%).

В качестве заполнителей обычно применяют такие дешевые материалы, как песок, гравий и щебень, а также отходы промышленности, шлаки и отсевы и специально изготовленные материалы, керамзит и другие компоненты. Если поменять объемный вес заполнителей, можно получать бетон разного объемного веса. По этому показателю различают: 1) особо тяжелые бетоны (объемный вес выше 2,5 т/м3) с заполнителем из щебня магнетита, барита, чугунного скрапа и т. п.; 2) тяжелые бетоны (объемный вес 1,8—2,5 т/м3) с заполнителем из щебня гранита, диабаза и плотных известняков; 3) легкие бетоны (объемный вес 0,5—1,8 т/м3) с заполнителем из щебня легких пористых пород или искусственных материалов; 4) особо легкие теплоизоляционные бетон, изготовляемые с применением крупного пористого заполнителя. По видам и свойствам вяжущего различают бетоны: цементный, известковый, гипсовый, силикатный, асфальтовый, жаростойкий, кислотостойкий и др. Наибольшее применение имеют цементные бетоны. Обычный строительный бетон приготовляется путем смешивания примерно 200—300 кг цемента, 100—200 л воды, 0,45 м3 песка и 0,8 м3 щебня или гравия на каждый кубический метр бетона. При этом песок занимает пространство между гравийными и щебнистыми частицами, а цемент заполняет более мелкие поры. По объемам отдельных составляющих, это дает примерно следующие соотношения: 1:2:4 или 1:3:6 цемент, песок, щебень.

Основные свойства бетона, применяемого в различных сферах жизнедеятельности человека, это плотность бетона, пористость бетона, прочность при сжатии и растяжении бетона, содержание воды и для особо тяжёлых бетонов, теплопроводность и морозостойкость, техническая вязкость, а так же жёсткость бетонной смеси.

Плотность бетона, это отношение массы бетона к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%. Плотность бетона сильно влияет на качество бетона, в том числе и на прочность, чем выше плотность бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при недостатке цемента, или плохом качестве цемента.

С плотностью бетона связано и обратное свойство бетона, это пористость и отношение объема пор к общему объему материала. Пористость, как бы дополняет плотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры! Прочность бетона, это его способность сопротивляться внешним агресивным силам не разрушаясь. Прочность бетона характеризуется их маркой, временным сопротивлением на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе. Марка по прочности бетона на сжатие тяжёлых цементных, особо тяжёлых, лёгких и крупнопористых бетонов определяется испытанием на сжатие бетонных кубов со стороной, равной 100 или 200 мм, изготовленных из рабочего состава и испытанных после определённого срока выдержки, чаще всего в 28 суток. Для образцов монолитного бетона промышленных и гражданских зданий и сооружений срок выдержки при нормальном твердении при температуре 20°С и относительной влажности не ниже 90%, равен 28 суткам.

Особую прочность бетона в возрасте 28 суток (R28) нормального твердения можно определять по формуле:

R28 = aRц (Ц/В - б) где: Рц-активность (прочность) цемента; Ц/В - цементно-водное отношение; а) 0,4-0,5 и б) 0,45-0,50-коэффициенты, зависящие от вида цемента, качества цемента и заполнителей в составе бетона. При установлении марки бетона гидротехнических массивных сооружений, срок выдержки образцов равен 180 суткам. Срок выдержки и условия твердения образцов бетонов сборных изделий указываются в соответствующих ГОСТах. За марку силикатных и ячеистых бетонов принимают временное сопротивление в кгс/см2 на сжатие образцов тех же размеров, но прошедших автоклавную обработку одновременно с изделиями (1 кгс/см2 0,1 Мн/м2). Особо тяжёлые бетоны имеют марки от 100 до 300 (~10-30 Мн/м2), тяжёлые бетонны от 100 до 600 (~10-60 Мн/м2). Марки высокопрочных бетонов от 800-1000 (~80-100 Мн/м2). Применение высокопрочных бетонов наиболее целесообразно в центрально-сжатых или сжатых с малым эксцентриситетом колоннах многоэтажных промышленных и гражданских зданий, фермах и арках больших пролётов. Лёгкие бетоны на пористых заполнителях имеют марки от 25 до 200 (~2,5-20 Мн/м2), высокопрочные бетоны до 400 (~40 Мн/м2), крупнопористые бетоны от 15 до 100 (~1,5-10 Мн/м2), ячеистые бетоны от 25 до 200(~2,5-20 Мн/м2), особо лёгкие бетоны от 5 до 50 (~0,5-5 Мн/м2). Прочность бетонов на осевое растяжение ниже прочности бетонов на сжатие примерно в 10 раз.

япрочностных показателей, предъявляются требования по морозостойкости, оцениваемой испытанием образцов на замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии от 50 до 500 циклов. К сооружениям, работающим под напором воды, предъявляются требования по водонепроницаемости, а для сооружений, находящихся под воздействием морской воды или др. агрессивных жидкостей и газов, требования стойкости против коррозии. При проектировании состава тяжёлого цементного бетона учитываются требования к его прочности на сжатие, подвижности бетонной смеси и её жёсткости и технической вязкости, а при проектировании состава лёгких и особо тяжёлых бетонов, также и к плотности бетона. Сохранение заданной подвижности особенно важно при современных индустриальных способах производства; чрезмерная подвижность ведёт к перерасходу цемента, а недостаточная затрудняет укладку бетонной смеси имеющимися средствами и нередко приводит к браку продукции. Подвижность бетонной смеси определяют размером осадки в сантиметрах, стандартного бетонного конуса, усечённый конус высотой 30 см, диаметром нижнего основания 20 см, верхнего-10 см. Эти исследования производят на стандартной лабораторной виброплощадке с автоматическим выключателем, используемой также при изготовлении контрольных образцов. Выбор бетонной смеси по степени её подвижности или жёсткости производят в зависимости от типа бетонируемой конструкции, способов транспортирования и укладки бетона. Наряду с ценными конструктивными свойствами бетон обладает также и декоративными качествами. Подбором компонентов бетонной смеси и подготовкой опалубок или форм можно видоизменять окраску, текстуру и фактуру бетона; фактура зависит также и от способов механической и химической обработки поверхности бетона. Пластическая выразительность сооружений и скульптуры из бетона усиливается его пористой, поглощающей свет поверхностью, а богатая градация декоративных свойств бетона используется в отделке интерьеров и в декоративном искусстве.

33. свойства стали в зависимости от содержания углерода и примесей

34. диаграмма железоуглеродистых сплавов

35.шлакопортландцемент: получение, состав, свойства, применение.

Шлакопортландцемент является вяжущим гидравлическим веществом, который получают посредством измельчения цементного клинкера, определенного количества гипса и шлака гранулированного. Как правило используется доменный шлак, являющийся вторичным продуктом металлургического производства. Основными видами сырья, применяющимися в производстве этого шлакопортландцемента, являются стандартный клинкер и доменные шлаки, так же обладающие вяжущим гидравлическим свойством. Клинкер служит активизатором шлаков в составе шлакоцемента.

Технология производства шлакопортландцемента состоит в высушивании шлака в специальных сушилках до влажности не более 1%. Затем шлак, клинкер и гипс загружают в бункер цементной мельницы, где вся загруженная смесь подвергается измельчению до гомогенного тонкодисперсного порошка (до аналогичного состояния измельчается минеральный порошок для асфальтобетона).

В процессе производства шлакоцемента применяют как основные, так и кислые шлаки. Причем, для создания клинкера используют шлаки как гранулированные, так и не гранулированные. В первую очередь значение имеет не физическая структура, а химический состав материала. Это очень важный момент в выборе исходного сырья. По экономическим соображениям предпочтение стоит отдать гранулированным видам, поскольку использование не гранулированных сильно усложняет производственный процесс. Во всяком случае, основные шлаки, которые будут добавляться после обжига, непременно должны быть гранулированными.

Получающийся в результате шлакопортландцемент затвердевает медленнее обычного, поскольку содержание шлака в нем составляет от 20 до 80% от общей массы. Как правило, соотношение равно 50/50%. Применяют шлакоцемент в строительстве железобетонных и бетонных наземных, подводных и подземных сооружений, которые подвергаются воздействию пресных и минерализованных вод. Так же он применяется при производстве стеновых блоков, бетонных смесей, строительных растворов, сухих смесей и т.д. Область применения у шлакопортландцемента не менее обширна чем у классического цемента м500.

По сравнению с обычным цементом шлакопортландцемент имеет более низкую стоимость, выделяет меньше теплоты при затвердении (что позволяет использовать его при возведении массивных сооружений из бетона), меньшую степень объемной деформации. Шлакоцемент жаростоек и устойчив к воздействию сульфатных и пресных вод.

Он также характеризуется меньшей, по сравнению с обычным цементом, морозостойкостью, если речь идет о колебании температур, провоцирующих переменное замораживание и оттаивание. Также для шлакопортландцемента характерно сравнительно медленное нарастание прочности на начальных этапах твердения; для приближения к показателям прочности обычного цемента требуется 6-12 месяцев. Более высокие показатели этой характеристики имеют быстротвердеющие шлакопортландцементы.

Схватывание и твердение цемента еще больше замедляют пониженные температуры. Для ускорения процесса следует применять клинкер с высоким содержанием алюмината и силиката, а также шлаки с большим содержанием глинозема. Шлакоцемент необходимо длительное время выдерживать во влажной среде, поскольку на его твердение плохо влияет преждевременное высыхание.

В условиях достаточной влажности повышенные температуры ускоряют твердение, поэтому обработка твердеющего шлакопортландцемента в камерах и автоклавах весьма эффективна.

Размалывают шлакопортландцемент до порошка примерно той же тонкости, что и у обычного портландцемента. Необходимо стремиться получить как можно более тонкий помол, чтобы цемент был более прочным и твердел быстрее. Тонкость помола отвечает за такой важный показатель вяжущего как - активность. Относительно обычного цемента большая тонкость помола шлакоцемента дает более выраженный эффект. Для получения вяжущего высокого качества рекомендуется двухступенчатый или сепараторный помол. Шлакопортландцементы могут применяться в производстве различных стеновых блоков, строительных бетонов, различных растворов, сухих строительных смесей и т.д.

Свойства шлакопортландцемента.

Истинная плотность шлакопортландцемента колеблется в пределах 2,8 г/см3, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гранулированного доменного шлака.

Плотность в насыпном состянии шлакопортландцемента 900 -1200, а в уплотненом -1400-1700 кг/куб, м.

Водопотребность шлакопортландцемента такая же как и у обычных портландцементов (24 -28%). В ряде случаев при равной удобоукладываемости в растворные или бетонные смеси на шлакопортландцементе нужно добавлять воды меньше, чем при использовании портландцемента.Скорость схватывания шлакопортландцемента зависит от химического состава шлака и соотношения в шлакопортландцементе шлака и портландцементного клинкера и гипса. Начало схватываня -не ранее 45 минут и конец -не позднее 10 часов. Введение гипса замедляет схватывание клинкера, но ускоряет схватывание шлакопортландцемента.

Тепловыделение шлакопортландцемента при твердении шлакопортландцемента меньше, чем у портландцемента, причем тем меньше, чем больше в нем шлака, и тем значительнее, чем выше его удельная поверхность.

Усадка и набухание. С повышением содержания в клинкере C2S и повышением тонкости помола усадка и набухание шлакопортландцемента возрастают.

Быстротвердеющий Шлакопортландцемент обладает повышенной усадкой, достигающей через 3 месяца 0,6 -0,7 мм/м.

Стойкость. Против сульфатной агресси более стойки шлакопортландцементы с пониженным количеством клинкера, содержащие кислые малоалюминатные шлаки с повышенным (8-10%) колличеством оксида магния.

Морозостойкость шлакопортландцемента уменьшается с увеличением количества шлака. Бетоны на шлакопортландцементе выдерживают 50 -100 циклов замораживания и оттаивания. Поэтому шлакопортландцемент не рекомендуют для изделий и конструкций, работающих в особо суровых условиях.

1.3. применение шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент применяется при строительстве бетонных, железобетонных конструкций разнообразных зданий и сооружений. Жилищно-гражданское, промышленное, сельско-хозяйственное, гидротехническое, горное, дорожное -вот неполный перечень видов строительства, где применяют бетон и железобетон на ШПЦ.

36. материалы на основе синтетических смол для защиты от коррозии сооружний железнодорожного транспорта.

37. основные свойства строительных материалов.

Плотностью называется величина равная отношению массы вещества к занимаемому им объему; выражается в килограммах на кубический метр (кг/м3).

Истинная плотность — предел отношения массы к объему тела или вещества без учета имеющихся в них пустот и пор.

Насыпная плотность — отношение массы зернистых материалов, материалов в виде порошка ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами.

Средняя плотность — физическая величина, определяемая отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому ими объему, включая имеющиеся в них пустоты и поры.

Относительная плотность — отношение плотности тела или вещества к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях.

Пористость —отношение объема пор к внешнему объему

(габариту) материала. Ее выражают в процентах.

Пористость определяет основные свойства материалов: прочность,

морозостойкость, газопроницаемость, водопроницаемость и т.д.

Водопоглощение - способность материала впитывать

и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности массы

образца материала в насыщенном водой и абсолютно сухом состоя-

нии и выражают в процентах массы сухого материала.

Водопоглощение по объему В0 равно массе воды, поглощенной

образцом при его насыщении, отнесенной к объему образца.

Водопоглощение материала по объему меньше 100 %, а водопо-

глощение по массе у очень пористых материалов — больше 100%,

Отношение прочности материала, насыщенного водой, к его проч-

ности в сухом состоянии называется коэффициентом раз-

мягчения. Численное значение этого коэффициента колеблется от 0 до 1.

При коэффициенте размягчения более 0,8 строительный материал

считается водостойким, при коэффициенте менее 0,7 — неводостой-

ким, и его рекомендуется применять в увлажняемых конструкциях

и сооружениях с большой влажностью.

Влагоотдача —способность материала отдавать влагу при

изменении окружающей среды. Влагоотдача характеризуется ско-

ростью высыхания материала в сутки при относительной влажности

окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.

Влажность материала в процентах определяют содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии.

Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей за 1 ч через 1 см2 поверхности материала при постоянном давлении. Степень водопроницаемости материала зависит от его плотности и строения.

Адгезия — способность материала слипаться с поверхностью другого тела. Количественно она характеризуется удельной работой, затрачиваемой на разделение тел. Адгезия — важное свойство лакокрасочных полимерных покрытий, антикоррозионных составов, гидроизоляционных и кровельных эмульсий и суспензий и т. д.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и понижения прочности.

Морозостойкость характеризуется количеством выдержанных циклов замораживания, определяемых по снижению прочности материала не более чем на 25 % и потере массы не более чем на 5 %.

Морозостойкость материала проверяют многократным замораживанием образцов при температуре —15...—20 °С и последующим оттаиванием в воде при температуре 20...25 °С.

Теплопроводность —способность материала передавать тепло через свою толщу от одной поверхности к противоположной вследствие разности температур.

Теплоемкость — свойство материала поглощать теплоту при нагревании и отдавать ее при охлаждении; характеризуется коэффициентом теплоемкости, равным количеству тепла в джоулях, необходимого для нагрева 1 кг материала на 1 °С.

Теплоемкость, отнесенная к единице массы, называется удельной теплоемкостью. Теплоемкость материала позволяет сохранить теплоустойчивость зданий.

Газопроницаемость-способность материала пропускать через толщу газ или воздух. Объем газа, проходящего через слой материала, прямо пропорционален площади стены, времени протекания газа, разности давлений и обратно пропорционален толщине стены.

Звукопроницаемость —свойство материала пропускать воздушные и ударные звуки. Ограждающие конструкции зданий оцениваются по звукоизолирующей способности: количественная мера — децибел. Звукоизоляция стен характеризуется показателем проницаемости от воздушного звука, а междуэтажных перекрытий — показателем звукоизоляции от воздушного и ударного звуков. Для жилых зданий показатель звукоизоляции от воздушного звука межквартирных стен и междуэтажных перекрытий должен быть не менее 1 децибеллы, а показатель звукоизоляции от ударного шума междуэтажных перекрытий — 0 (ноль) децибел.

Огнестойкость —способность материала противостоять

действию огня без потери необходимых прочностных конструкцион-

ных и эксплуатационных качеств. Предел огнестойкости-время

в часах, в течение которого конструкция выполняет свои функции

в условиях пожара. Предел огнестойкости зависит от возгораемости

материалов, а также от наличия и надежности их защиты против

действия огня. По степени огнестойкости материалы различают на

несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы

не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Трудносгораемые

материалы с трудом возгораются, тлеют или обугливаются. Сгорае-

мые материалы воспламеняются или тлеют.

Прочность — способность твердого тела воспринимать в оп-

ределенных пределах воздействие внешних сил без признаков раз-

рушения. Прочность материала характеризуется пределом прочности

на сжатие, изгиб и растяжение.

Упругость —свойство материала деформироваться под вли-

янием физических воздействий, связанных с возникновением внут-

ренних сил, и полностью восстанавливать первоначальное состояние

после устранения этих воздействий.

Пластичность — способность материала под влиянием дей-

ствующих на него усилий изменять свои размеры и форму без обра-

зования трещин и сохранять их после снятия нагрузки. Пластич-

ность одного и того же материала может быть различной в зависи-

мости от температуры. К пластичным материалам относят битум,

глиняное и цементное тесто, полимерные пасты и мастики и т. д. -

Хрупкость - способность материала мгновенно разрушаться

под действием внешних сил без заметной пластичной деформации.

Для хрупких материалов характерна значительная разница между

пределами прочности при сжатии и растяжении. Хрупкие материалы

плохо сопротивляются удару. Хрупкость материала изменяется в за-

висимости от влажности, температуры, скорости нарастания, действующей нагрузки.

Твердость — способность материала сопротивляться прони-

канию в него другого брлее твердого тела.

Твердость хрупких материалов определяют методом царапания

по минералогической шкале Мооса, где в качестве эталонов принята

твердость следующих материалов; 1—тальк, 2 —гипс, 3 —кальцит,

4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — ортоклаз, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 —

корунд, 10—алмаз.

Истираемость - способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий.

Сопротивление материала истиранию определяют на кругах истирания или пескоструйным аппаратом. Как правило, таким испытаниям подвергают материалы для устройства полов, лестниц, покрытий дорог, аэродромов и т. д.

Коррозионная стойкость — способность материала не вступать в реакции с другими веществами, изменяя при этом свои первоначальные свойства; наиболее важным показателем является способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, солей, газов.

38. влияние структуры на свойства древесины.

Свойства древесины во многом определяются ее структурой, которой присущ ряд отличительных особенностей. Древесина имеет волокнистую структуру, потому что основная масса клеток относится к прозенхимным. Чередование ранней и поздней древесины образует слоистую структуру древесины. Анатомические элементы и ткани древесины ориентированы определенным образом в стволе дерева (волокна, сосуды, лучевая и древесная паренхимы, вертикальные и горизонтальные смоляные ходы).

Приведенные особенности строения древесины обусловливают выделение в ней 3-х основных структурных направлений: аксиальное (вдоль волокон, т.е. параллельно оси ствола), радиальное (поперек волокон вдоль сердцевинных лучей, т.е. вдоль радиуса ствола) и тангенциальное (поперек волокон по касательной к границе между годичными кольцами, т.е. перпендикулярно сердцевинным лучам и радиусу ствола). Многие свойства древесины (набухание, прочность, проницаемость и др.) напрямую зависят от структурного направления, что делает древесину обычным анизотропным материалом, у которого в отличие от изотропного материала количественные характеристики таких свойств в каждом направлении разные. Иная важная особенность структуры древесины — это то что она является пористым материалом, т.е. материалом, в котором имеются пустоты (поры), не заполненные веществом самого материала. Суммарный объем этих пустот и их линейные размеры влияют на свойства пористых материалов.

Поверхность материала древесины гидрофильна, а поперечные размеры ее пустот меньше капиллярной постоянной воды (3,8 мм при 20°С). Капиллярная постоянная жидкости характеризует линейный размер, при котором и меньше которого становятся существенными капиллярные явления. Следовательно, при контакте древесины с водой должны наблюдаться капиллярные явления (капиллярная пропитка, капиллярная конденсация и др.), играющие важную роль не только в жизни дерева, но и в процессах переработки древесины.

Отсюда можно сделать вывод что структура древесины влияет на следующие свойства древесины: плотность древесины, пористость древесины и проницаемость древесины.

Плотность древесины является одной из важнейших ее характеристик как конструкционного материала и сырья для различных видов переработки. Она характеризует количество вещества в единице объема и равна отношению массы древесины к занимаемому ею объему в соответствующих единицах. В тех случаях, когда невозможно или трудно измерить объем древесины, определяют относительную плотность древесины. Относительная плотность древесины — безразмерная величина, так как она представляет собой отношение массы древесины к массе вытесняемой ею воды.

Плотность древесинного вещества рдв, т.е. масса единицы объема древесины, образующего клеточные стенки, примерно одинакова для древесины различных пород. Это обусловлено схожестью элементного состава, незначительной разницей плотности основных компонентов клеточной стенки и низкой зольностью древесины. При определении плотности древесинного вещества его массу определяют взвешиванием, а объем рассчитывают по разнице объема образца древесины и объема жидкости, заполнившей пустоты в этом образце. Среднее значение рдв для всех пород принято равным 1530 кг/м3. Следует отметить, что это значение получено при определении объема в воде. При использовании жидкостей, не вызывающих набухания клеточных стенок древесины, значение рдв снижается до 1440... 1460 кг/м3.

Плотность древесины, определяемая отношением массы образца древесины к его объему, зависит от ее пористости. Пористость древесины выражает относительный объем пустот в ненабухшей древесине, т.е. в древесине, не содержащей воды.

Для отечественных древесных пород пористость лежит в пределах от 40 до 77%. Пористость древесины обусловлена наличием в ее структуре полостей клеток, межклетников и неутолщившихся участков клеточных стенок (мембраны пор), пронизанных мельчайшими отверстиями. Сформировавшаяся клеточная стенка в ненабухшем состоянии имеет низкую пористость (<5%). Следовательно, при почти постоянном значении плотности клеточных стенок для разных пород плотность древесины будет связана с толщиной клеточных стенок. Для древесины хвойных пород она зависит также от соотношения ранней и поздней древесины. У древесины лиственных пород кроме толщины клеточных стенок важную роль играет относительный объем сосудов.

На плотность древесины также сильно влияет содержащаяся в ней вода. Во-первых, она увеличиваетмассу образца, а во-вторых, набухание клеточных стенок в воде вызывает изменение объема образца. Поэтому плотность древесины определяют либо при отсутствии воды, либо при ее определенной массовой доле в древесине. Полностью высушенные образцы активно поглощают пары воды из окружающего воздуха и в ряде случаев более удобно обращаться с образцами древесины, содержащими известное количество воды и находящимися в относительном равновесии с окружающей атмосферой. В технологических расчетах иногда используют базисную плотность древесины, представляющую собой отношение массы абсолютно сухого образца древесины к его объему в максимально набухшем состоянии. Такое состояние характерно для свежесрубленной древесины и древесины, находившейся длительное время в контакте с водой. В этом случае фактически определяют базисную относительную плотность; однако приравнивая 1 г вытесненной воды к объему 1 см3, превращают ее из безразмерной величины в величину, имеющую размерность.

Древесные породы характеризуются определенными значениями плотности древесины, на которые влияют условия произрастания. В зависимости от ботанического вида плотность древесины меняется в широких пределах. Например, для распространенных в России древесных пород плотность абсолютно сухой древесины изменяется от 350 кг/м3 у пихты сибирской до 920 кг/м3 у березы железной.

По плотности древесины при влажности 12% все отечественные породы делят на три группы: с малой плотностью (540 кг/м3 и меньше) — ель, пихта, сосна, сосна кедровая, тополь, осина, ива, липа, ольха; средней плотности (550...740 кг/м3) — лиственница, береза, бук, дуб, вяз, клен, ясень; высокой плотности (750 кг/м3 и более) — акация, граб, отдельные виды березы, дуба, ясеня. Необходимо отметить, что древесина хвойных пород, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.

Со структурой древесины тесно связано и такое свойство, как проницаемость жидкостями и газами. Проницаемость древесины характеризует ее способность пропускать жидкость или газы под давлением, что очень важно для процессов переработки древесины. Проницаемость древесины обусловлена существованием в древесине системы сообщающихся через поры полостей клеток и межклетников. Сухая клеточная стенка, как уже отмечалось, имеет низкую пористость, а ее компоненты или входят в кристаллические участки, или находятся в стеклообразном состоянии, что делает клеточную стенку практически непроницаемой для неполярных сред. В полярных жидкостях клеточные стенки сильно набухают и пористость их увеличивается. Для технологических целей наиболее важны водопроницаемость и газопроницаемость. Поскольку между этими характеристиками имеется хорошая корреляция, а испытания древесины на газопроницаемость требуют значительно меньше времени, то на практике для оценки проницаемости древесины часто определяют ее газопроницаемость.

Проницаемость древесины, оцениваемая массовой или объемной скоростью прохождения потока жидкости или газа через единицу площади поверхности образца древесины, максимальна в аксиальном направлении, т.е. вдоль волокон. У древесины лиственных пород она в несколько раз выше, чем у хвойных, так как совпадает с направлением сосудов. Проницаемость поперек волокон значительно меньше и на нее большое влияние оказывают сердцевинные лучи. Образование спелой и в особенности ядровой древесины снижает проницаемость, а у отдельных пород ядровая древесина становится водонепроницаемой.