2.1.2. Механические свойства

К механическим свойствам строительных материалов обычно относят его деформативные свойства ( упругость, пластичность ), прочность , твердость , истираемость, износ.

Упругостью твердого тела называют его свойство деформироваться без разрушения под внешним воздействием и восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия силы. Упругие деформации являются обратимыми.

Пластичностью твердого тела называют его способность изменять форму и размеры под действием внешних сил , не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело сохраняет приобретенную форму. Пластическая (остаточная ) деформация является необратимой.

Основными характеристиками деформативных свойств строительного материала являются : модуль упругости (модуль Юнга) , коэффициент Пуассона, модуль сдвига, объемный модуль упругости (модуль всестороннего сжатия) , предельные деформации (растяжения, сжатия и др.) , ползучесть и т. д.

Модуль упругости Е связывает упругую деформацию и одноосное напряжение  линейным соотношением, выражающим закон Гука:

=/ Е, (17)

где  - относительная деформация , равная отношению абсолютной деформации l к первоначальному линейному размеру l тела.

При одноосном растяжении ( сжатии) напряжение в материале определяется по формуле :

=P/S, (18)

где P- действующая сила,

S - площадь первоначального поперечного сечения элемента.

10

Поведение материала под нагрузкой характеризуется диаграммой состояния , построенной на основании результатов испытаний в координатах “напряжение - относительная деформация ” ( - ).

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами ( неравномерный нагрев, стесненная усадка и т.п.).

Прочность материала оценивают пределом прочности R (временным сопротивлением) , определенным при данном виде деформации. Наиболее часто для описания свойств строительных материалов используют предел прочности при сжатии , при растяжении и при изгибе.

Предел прочности материала при сжатии определяется по формуле:

R_сж=P/S (19)

где R_сж - предел прочности при сжатии;

Р - разрушающая нагрузка;

S - площадь сжатия.

Твердостью называют свойство материала сопротивляться местной пластической деформации , возникающей при проникновении в него более твердого тела. Для оценки твердости различных материалов используются шкалы твердости.

Например твердость природных каменных материалов оценивают шкалой Мооса, представленной десятью минералами, из которых каждый последующий своим твердым концом царапает все предыдущие. Эта шкала включает минералы в порядке возрастания твердости от 1 до 10:

1. Тальк;

2. Гипс ;

3. Кальцит;

4. Флюорит;

5. Апатит;

6. Ортоклаз;

7. Кварц;

8. Топаз;

9. Корунд;

10 Алмаз.

Твердость древесины , металлов, бетона и некоторых других строительных материалов определяют по площади отпечатка , который образуется при вдавливании в поверхность образца стального шарика или алмазной пирамиды ( конуса) при фиксированной нагрузке.

Истираемость - это способность материала сопротивляться абразивному воздействию.

Износ - свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.