Основные характеристики песка, щебня и других материалов

Удельный вес

Вес единицы объема вещества, из которого состоит материал, при условии. что весь объем заполнен веществом в абсолютно плотном состоянии (без пустот и пор). Выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Удельный вес материалов показывает, во сколько раз вещество данного материала тяжелее или легче воды.

Объемный вес

Вес единицы материала в его естественном состоянии или в том виде, в каком он будет применяться в строительстве (вместе с порами, пустотами, при определенной влажности. Выражается в килограммах на кубический метр (кг/м3).

Знание объемного веса дает возможность определить область применения строительных материалов, вычислить вес конструкций или всего сооружения, подсчитать потребность в транспортных средствах и складских площадях для перевозки и хранения материалов.

Плотность

Степень заполнения твердым веществом единицы объема материала. Определяется отношением объемного веса материала к его удельному весу. Например, плотность кирпича = объемный вес (18)/ удельный вес (25) = 0,72. Это значит, что тело кирпича составляет 72%, а остальные 28% занимают поры и пустоты, заполненные воздухом, т.е. пористость кирпича составляет 27%. Единица измерения плотности - кг/м3.

Насыпная плотность

Отношение массы материала в насыпном состоянии к его объему. Насыпную плотность определяют для сыпучих материалов (песка, щебня, цемента и т.д.). В ее величине отражается не только влияние пор в каждом зерне или куске, но и межзерновых пустот в рыхлонасыпном объеме материала.

По величине плотности косвенно судят о некоторых других свойствах материала. Например, для каменных материалов существует приближенная зависимость между плотностью и теплопроводностью, для древесины - между прочностью и плотностью. Единица измерения - кг/м3.

Истинная плотность

Масса единицы объема в абсолютно плотном состоянии. Истинная плотность каждого вещества - постоянная характеристика (физическая константа), которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, без изменения его химического состава или молекулярной структуры. В этом и заключается существенное отличие истинной плотности от средней.

Пористость

Объем содержащихся в материале пор (мелких ячеек, заполненных воздухом или газом), выраженный в процентах к общему объему материала. Например, пористость гранита составляет 1%, пористость минеральной ваты - 90%.

Пустотность

Наличие воздушных полостей в материале (например, в пустотелом кирпиче). Пустотность песка и щебня составляет 35-45 %, пустотелого кирпича - 15-50%.

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ

      Свойство пористых материалов поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации. Она зависит от температуры воздуха, его относительной влажности, природы вещества и его пористости. Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые материалы. Материалы, отталкивающие воду, называются гидорфобными, притягивающие - гидрофильными.

  • АДГЕЗИЯ

         Свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух материа­лов зависит от состояния их поверхности и химического состава каждого из материалов, а также состояния контакта между двумя материалами. Адгезионные свойства имеют важное значение при получении составных материалов и изделий (бетонов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов), они характери­зуются сопротивлением сдвигу или отрыву одного материала от другого. Например, адгезия битумно-натриевой композиции при отрыве от бетонной поверхности составляет 0,5 МПа. Адгезия к бетону холодной асфальтовой мастики ИИ-20 при 20°С составляет 0,23 МПа, а при предварительной огрунтовке пастой - 0,43 МПа.

  • ДИСПЕРСНОСТЬ

         Характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости, физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойств этого же вещества "в массе". Причина этого в том, что атомы вещества, находящего­ся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов, в то время как атомы на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и облада­ют особым запасом энергии.

         С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая актив­ность (например, цемент с удельной поверхностью 3000-3500 см2/г через одни сутки твердения связывает 10-13 % воды, а с удельной поверхностью 4500-5000 см2/г - около 18 % воды.

         Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цементы, пигменты и т.д.) находятся в тонкоизмельченном дисперсном состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью - поверхность единицы объема (см2/см3) или массы материала (см2/г).

  • ВЯЗКОСТЬ

         Способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжение в материале зависит уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью.

     
  • РАСТЯЖИМОСТЬ

         Растяжимость вычисляют как среднее арифметическое трех определений, расхожде­ние между которыми не должно превышать 10 % среднего арифметического сравниваемых результатов. Например, растяжимость при 25°С битумно-резиновой мастики МБР-65 и МБР-75 равна 4 см, МБР-90 - 3 см, МБР-100 - 2 см. Из этого следует, что растяжимость полиизобутиленового каучука 10 см. Растяжимость определяют на приборе дуктилометре

  • СТРУКТУРНАЯ ПРОЧНОСТЬ

         Прочность внутренних связей между частицами материала. Ее оценивают предель­ным напряжением сдвига, соответствующим напряжению в материале, при котором он начинает течь подобно жидкости. Это происходит тогда, когда в материале нарушаются внутренние связи между его частицами - разрушается его структура.

     
  • ТИКСОТРОПИЯ

        Способность пластично-вязких смесей обратимо восстанавливать свою структуру, разрушенную механическими воздействиями. Физическая основа тиксотропии -разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала, при этом материал теряет структурную прочность и превращается в вязкую жидкость, а после прекращения механического воздействия снова обретает структурную прочность. Явление тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью.

     
  • ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА

         Характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала и структуру его поверхности. Такие технологические свойства, как дробимость, шлифуемость, гвоздимость и т. д., имеют  немаловажное практическое значение, так как от них зависит качество готовых изделий и конструкций. Для оценки технологических свойств некоторых материалов разработаны числовые показатели и методы их определения (например, подвижность и удобоукладываемость бетона, укрывистость красочных составов и др.). Для большинства же материалов установлены лишь качественные характеристикитехнологических свойств.

     
  • ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ

         Температура, при которой газообразные продукты, выделяющиеся из материала при нагревании, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

     
  • ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

         Способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации. На долговечность строительного сооруже­ния непосредственное влияние имеют изменение температуры и влажности, действие различных газов, находящихся в воздухе, или растворов солей, находящихся в воде, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей и т. п. Потеря материалом своих свойств может происходить в результате изменения структуры (образование трещин), изменения состояния строительного материала (изменение кристаллической решетки, перехода из аморфного в кристаллическое состояние). Процесс ухудшения свойств материалов в эксплуатационных условиях называется старением. Долговечность и химическая стойкость строительных материалов в процессе эксплуатации непосредст­венно связаны с величиной затрат на эксплуатацию здания, а также своевременного проведения ремонтных и восстановительных работ.

     
  • ПРОЧНОСТЬ

         Способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. В зданиях и сооружениях материалы испытывают сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг, кручение, истирание, а также совокупность этих нагрузок.

         Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности. Пределом прочности (МПа) называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разру­шение образца. Предел прочности различных строительных материалов колеблется от 0,5 до 1000 МПа и более. Предел прочности определяют опытным путем, используя при этом гидравлические прессы или разрывные машины и стандартные образцы материа­ла. Для некоторых материалов (бетон, кирпич и т. п.) предел прочности на растяжение определяют путем раскалывания цилиндров или призм. На разрыв испытывают образцы материалов в виде балочек, расположенных на двух опорах. У большинства материалов (кроме древесины, стали, полимерных материалов) предел прочности при растяжении и изгибе значительно ниже, чем при сжатии, поэтому их применяют главным образом в конструкциях, которые работают на сжатие. Каменные материалы также при растяжении выдерживают нагрузку в 10-15 раз меньше, чем при сжатии, поэтому их применяют в конструкциях, работающих на сжатие. Действующее напряжение в конструкциях должно быть значительно меньше величины его предела прочности - в результате создается запас прочности, который необходим для долговечности строительного сооружения.

     
  • ТВЕРДОСТЬ

         Свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала. Твердость не всегда соответствует прочности материала. Для определе­ния твердости существует несколько методов. Твердость каменных материалов, например, оценивают по шкале Мооса, состоящей из десяти минералов, расположен­ных по степени возрастания их твердости. Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один чертит, а другой чертится этим материалом. Твердость металла, бетона, пластмасс определяют вдавливанием в испытуемый образец под определен­ной нагрузкой и в течение определенного времени стандартного стального шарика. За характеристику твердости в этом случае принимают отношение нагрузки к площади отпечатка. От твердости материала зависит его истираемость. Это свойство материала важно при его обработке (дробление, распиловка, теска, шлифовка), а также при использовании его для полов и дорожных покрытий.

     
  • ИСТИРАЕМОСТЬ

         Свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость материала характеризуется величиной потери первоначальной массы, отнесенной к 1 м2 площади истирания. Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Оба эти свойства определяют различными условными методами: истираемость - на специальных кругах истирания, а износ - с помощью вращающихся барабанов.

     
  • УПРУГОСТЬ

         Свойство материала восстанавливать после нагрузки свою первоначальную форму и размеры. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные дефор­мации впервые достигают некоторой очень малой величины (устанавливаемой техническими условиями на данный материал).

     
  • ПЛАСТИЧНОСТЬ

         Свойство материала изменять под нагрузкой свою первоначальную форму без образования трещин и сохранять измененную форму после устранения нагрузки. Все материалы делятся на пластичные и хрупкие. К пластичным материалам относятся сталь, медь, нагретый битум, некоторые пластмассы.

     
  • ХРУПКОСТЬ

         Свойство материала, противоположное пластичности. Хрупкие материалы разрушаются под нагрузкой внезапно, без предварительной деформации.

     
  • ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

         Способность материала выдерживать чередование (циклы) резких тепловых измене­ний. Термическая стойкость зависит от степени однородности материала, величины коэффициента расширения, составляющих его частей. Чем меньше коэффициент температурного расширения, тем выше термическая стойкость материала. Коэффи­циент линейного температурного расширения характеризует удлинение 1 м материа­ла при нагревании его на 1°С. Каменные материалы, например, из мономинеральных горных пород (мрамор) более термостойки, чем породы, сложенные из нескольких минералов (гранит). При жестком соединении материалов с различными коэффици­ентами линейного расширения в конструкциях могут возникнуть большие напряжения и, как результат, - коробление и растрескивание материала. Во избежание подобных последствий в строительстве применяют деформационные швы.

     
  • ОГНЕСТОЙКОСТЬ

         Способность материала выдерживать действие высокой температуры без потери несущей способности (большого снижения прочности и значительной деформации). Это свойство важно при пожарах: так как при тушении пожаров применяют воду, то при оценке огнестойкости материала действие высокой температуры сочетают с действием воды. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые.

         Несгораемые - при действии высоких температур не подвержены воспламенению, тлению и обугливанию. При этом некоторые материалы почти не деформируются (кирпич, черепица), другие могут сильно деформироваться (сталь) или растрески­ваться (гранит).

         Трудносгораемые - под действием высоких температур или огня обугливаются, тлеют, с трудом воспламеняются, но продолжают гореть или тлеть только при наличии огня. К ним можно отнести древесину, пропитанную огнезащитными составами. Сгораемые - горят и тлеют под действием огня или высоких температур и продолжа­ют гореть после устранения огня.

     
  • ОГНЕУПОРНОСТЬ

         Свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделя­ются на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные - материалы, выдерживающие температуру более 1580°С, тугоплавкие - от 1350 до 1580°С, ниже 1350°С - легкоплавкие. Материалы, которые способны длительное время выдерживать воздействие температур до 1000°С без значительной потери прочности, относят­ся к жаростойким (жаростойкие бетон, кирпич и др.).

     
  • ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

         Способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, растворов, солей и газов. Наиболее часто подвергаются воздействию агрессивных жидкостей и газов санитарно-технические сооружения, канализационные трубы, животноводческие помещения, гидротехнические сооружения. Не способны сопротивляться действию даже слабых кислот карбонатные каменные материалы: известняк, мрамор, даломит. Наиболее стойкими по отношению к действию кислот и щелочей являются керамические материалы.

  • РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

         Свойство материала сохранять свою структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующего излучения. Под действием радиации могут произойти структурные изменения материалов. Для защиты от нейтронного потока применяют материалы, содержащие в большом количестве связанную воду, материалы с большой плотностью (свинец, особо тяжелый бетон). Уменьшить интенсивность проникновения нейтронного излучения через бетон можно путем введения в него специальных добавок (бора, кадмия, лития).

  • АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

         Способность материала пропускать и проводить или задерживать и поглощать звук. Звукопроводность зависит от массы материала и его строения. Плохо проводят звук пористые материалы. Материалы с гладкими поверхностями отражают значительную часть падающего на них звука (эффект зеркала), поэтому в помещениях с гладкими поверхностями стен из-за многократного отражения звука создается постоянный шум. Поверхности материалов, имеющих открытую пористость, хорошо гасят звуковые колебания. Мягкая мебель, ковры, специальная штукатурка хорошо заглушают звук.

  • МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

         Способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения плотности. Разрушение происходит в связи с тем, что вода, находящаяся в порах, при замерзании увеличивается в объеме на 9%. Наибольшее расширение воды при переходе в лед возникает при температуре -4°С, дальнейшее понижение температуры не вызывает увеличение объема льда. Морозостойкость строительных материалов определяется величиной и характером пористости и условиями их эксплуатации. Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при -15, -17°С и оттаивания при температуре 20°С. Число циклов  - это марка изделия по морозостойкости. Один-два цикла замораживания в холодильной камере дают эффект, близкий к 3-5-годичному действию атмосферы.