6. Теплофізичні властивості будівельних матеріалів. Термічна стійкість, вогнестійкість, вогнетривкість, жаростійкість.

Термічна стійкість - це здатність матеріалу витримувати поперемінне нагрівання й охолодження (певний цикл) без руйнування.

Термічна стійкість залежить від ступеня однорідності матеріалу, його природи й значення температурного коефіцієнта розширення, причому чим останній менший, тим вища термічна стійкість матеріалу.

Термічно стійкі матеріали - шамот, базальт, клінкер; термічно нестійкі - кварц, граніт, скло.

Вогнестійкість - це здатність матеріалу витримувати дію високих температур або вогню й води (під час пожеж), не руйнуючись. За ступенем вогнестійкості будівельні матеріали поділяють на три групи:

- неспалимі – це матеріали, які під дією вогню чи високих температур не горять, не тліють і не обвуглюються (мінеральні вати);

- важкоспалимі – це матеріали, які під дією вогню або високих температур злегка займаються, тліють та обвуглюються, а коли віддаляється джерело вогню, ці процеси припиняються (асфальтобетон);

- спалимі - це матеріали, які під дією вогню або високої температури займаються або тліють. Ці явища тривають і тоді, коли усунуто джерело вогню (деревина).

Границя вогнестійкості характеризується проміжком часу від початку займання до виникнення в конструкції граничного стану (несуча здатність, поява тріщин).

Вогнетривкість - це здатність матеріалу витримувати тривалу дію високих температур, не деформуючись і не розплавляючись. Використовуються при спорудженні печей, труб, котельних.

Залежно від максимальної температури експлуатації ці матеріали поділяють на:

- вогнетривкі, що витримують t  1580 С⁰ (шамот);- тугоплавкі, що працюють в інтервалі t = 1350 - 1580 С⁰ ;

- легкоплавкі, із вогнетривкістю менш як 1350 С⁰ (цегла керамічна).

Жаростійкість - це здатність матеріалу витримувати тривале нагрівання до температури 1000 С⁰ без втрати або з частковою втратою міцності. До жаростійких матеріалів належать цегла, жаростійкий бетон, сталь.

7. Фізико-механічні властивості будівельних матеріалів. Міцність, твердість, стиранність. Пружність, пластичність, крихкість.

Фізико - механічні властивості. Міцність - це здатність матеріалу чинити опір руйнуванню від внутрішніх напружень, що виникають під дією різних зовнішніх навантажень (стиск, вигин, зріз, удар). Міцність залежить від хімічного та мінералогічного складу матеріалів, структури та будови.

Міцність матеріалів характеризується границею міцності, яка чисельно дорівнює напруженню в матеріалі, яке відповідає навантаженню, що привело до руйнування зразка (МПа). Границю міцності при осьовому стиску обчислюють: (21 )

де Р - руйнівне навантаження (сила), МН; F - площа поперечного перерізу зразка до випробування, м².

Границю міцності при вигині: (22 ) або (23)

Границю міцності при осьовому розтягу : (24 )

де F- площа перерізу зразка в найтоншому місці до випробування, м².

При визначенні міцності крім руйнівних методів можуть бути застосовані також неруйнівні методи. Твердість - це здатність матеріалу чинити опір місцевим деформаціям, які виникають тоді, коли в нього проникають інші, твердіші тіла. При різній міцності твердість може бути однаковою. Твердість визначають, вдавлюючи в зразки з певним зусиллям сталеву кульку або наконечник (конус, піраміду). Ступінь твердості встановлюють за величиною відбитка. Число твердості за Брінеллем (НВ) визначають відношенням прикладеного навантаження Р до площі поверхні відбитку F, МПа: ( 25 )

Ступінь твердості мінералів визначають за шкалою порівняльної твердості Мооса, яка складається з 10 мінералів еталонів: 1 - тальк; 3 - кальцит; 5 - апатит; 7 - кварц; 9 - корунд; 2 - гіпс; 4 - плавиковий шпат; 6 - ортоклаз; 8 - топаз; 10 - алмаз.

Стиранність Ст - це здатність матеріалу зменшуватись за масою й об’ємом при спільній дії абразивного матеріалу (наждак) та стиральних зусиль. Стиранність характеризується втратою маси на одиницю площі стираної поверхні матеріалу й визначається за формулою: ( 26 )

де m₁ і m_{2 -} маси зразка відповідно до і після стирання, кг; F - площа стираної поверхні, м².

Наприклад, плитка для підлог, кг/м² Ст = 2,5...3,0; цементний розчин - 6...15.

Деформативні властивості.

У будівельних конструкціях матеріали під дією зовнішніх сил зазнають деформацій. До основних деформативних властивостей належать пружність, пластичність, крихкість, повзучість, утома.

Пружність - це здатність твердого тіла деформуватися під дією зовнішніх сил і самочинно відновлювати початкову форму та об’єм, коли припиняється дія навантаження.

Деформація матеріалу  пропорційна діючій напрузі  (закон Гука):  = Е  , (27)

де Е - модуль пружності, МПа, характеризує жорсткість матеріалу, тобто здатність його деформуватися під дією зовнішніх сил. Чим вища енергія міжатомних зв’язків у матеріалі, тим менше схильний він до деформацій і тим вищий його модуль пружності: залізо Е = 21,110^-4 МПа, свинець 1,510^-4 МПа; каучук – 0,00710^-4 МПа.

Пластичність - це здатність матеріалу під дією зовнішніх сил змінювати свою форму й розміри без руйнування та зберігати спотворену форму й тоді, коли навантаження знято. Такі пластичні деформації називаються необоротними. До пластичних матеріалів можна віднести, наприклад, бітуми, пластичність яких залежить від температури.

Крихкість - це здатність матеріалів під впливом зовнішніх навантажень руйнуватися без попередніх пластичних деформацій, тільки-но зусилля, що діють на них, досягають граничних (руйнівних) значень. До крихких матеріалів належать скло, чавун, бетон, камінь.