3. Механическиесвойства строительныхматериалов

1. Механические свойства

Механическиесвойствахарактеризуютспособностьмате-риаловсопротивлятьсявоздействиювнешнихмеханическихсил –нагрузок,которыевызываютвнихдеформацииивнут-ренниенапряжения.

Нагрузки

Статические

(действующиепостоянно)возникаютотоборудова-ния,конструкций,мебе-ли,людей.

Нанихрассчитываютсязданияисооруженияпромышленногоиграж-данскогостроительства

Динамические

(прикладываютсявне-запноивызываютсилыинерции)возникаютвре-зультатеприродныхката-строф,аварийнапред-приятиях,взрывовиуда-ров.

Нанихрассчитываютсямосты,тоннели,дорож-ныеиаэродромныепо-крытия,прессовыецеха,специальныеобъекты

Внешниесилы,действующиенаматериал,вызываютегодеформацииимогутпривестикразрушению.

Сила

Материал

Деформированноесостояние(изменениеформыиразмеров)

Разрушение(завершающаястадиясиловоговоздействия)

Деформативныесвойства

Прочностныесвойства

Деформативныесвойствастроительныхматериаловха-рактеризуютспособностьматериалакизменениюформыираз-меров(безизменениямассы).

Деформация–изменениеформыиразмеровподдействиемвнешнихивнутреннихфакторов.Деформациипроисходятвследствиеудаленияилисближениячастиц,ихкоторыхсостоитматериал(атомов,молекул).

Взависимостиоттого,исчезаютилинетдеформациипослеснятиянагрузки(восстанавливаютсяразмерыиформаилинет),деформации делятсянадвегруппы:

• Обратимыедеформацииисчезаютпослеснятиянагруз-ки,форма иразмерывосстанавливаютсяполностью.

Упругиедеформацииисчезаютмгновеннопослеснятиянагрузки.

Эластическиедеформацииисчезаютвтечениеболееилименеедлительного периодавремени.

• Необратимые(остаточные),илипластические,дефор-мацииполностьюиличастичносохраняютсяпослеснятияна-грузки.

Зависимость«напряжение–относительнаядеформация»(–)может быть представленаграфически:

а) б)

в) г)

Рис.5.9.Диаграммыдеформации:

а – стекло(упругий хрупкийматериал);б– сталь(сохраняетупругостьпризначительныхнапряжениях);в– бетон(хрупкийматериал);г–эластомер(эластичныйматериал)

Областьупругихдеформаций(линейнаязависимость–)характеризуетсямодулемупругостиЕ(модулемЮнга)–тан-генсугланаклонапрямойкоси.Модульупругостипредстав-ляетсобоймеружесткостиматериала:чембольшеэнергиямежатомныхсвязей,тембольшемодульупругости(итемвышетемператураплавления).

Упругостьматериалов

Таблица 5.3

Материал	Модульупругости(103МПа)	Температураплавления,°С
Железо	211	1539
Свинец	15	327
Полистирол	2	100
Каучук	0,02	300

Взависимостиотвеличиныдеформациивмоментразру-шения материалыподразделяютсяна:

• хрупкие–разрушаютсябеззаметныхдеформаций(бетон,керамика,каменныематериалы);

• пластичные–значительныедеформацииприразрушении(сталь,древесина,пластмассы).

Характеривеличинадеформацийзависяттакжеотскоро-стинагружения,влажностиитемпературыматериала.Чащевсегосувеличениемскоростинагруженияиспонижениемтем-пературыматериаладеформациипосвоемухарактеруприбли-жаютсякупругопластическим.

Например,убитумаприпонижениитемпературыуменьша-етсяпластичность,приотрицательныхтемпературахонразру-шается какхрупкий материал.То же характерно длястали.

Поэтомуболееправильнодлябольшинстваматериаловго-воритьопластическомихрупкомсостояниях.