Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Книги з будівництва та ремонту

Будівельні матеріали


Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Р. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

 

 

1. МІЦНІСТЬ

Властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією напруг, що виникають від навантажень, впливу температури, атмосферних опадів та інших факторів. Вивченням міцності матеріалів - цього найважливішого властивості -- займається особлива наука - опір матеріалів. Тому тут наведено ЙШПЬ короткі відомості про міцності, необхідні для освоєння курсу будівельних матеріалів.

У конструкціях будівельні матеріали, піддаючись різним навантаженням, відчувають напруження стиснення, розтягування, вигину, зрізу та удару. Найчастіше вони працюють на стиск або на розтягнення. Природні камені, а також бетони і цегла добре пручаються стиску, значно гірше - зрізу, а ще слабкіше - розтягування. На розтягнення вони витримують навантаження в 10 - 15 разів меншу, ніж на стиск. Тому зазначені матеріали слід застосовувати головним чином в будівельних конструкціях, що працюють на стиск. Інші будівельні матеріали (наприклад, деревина, сталь) добре працюють в конструкціях, що піддаються як стиску, так і розтягування (в балках, наприклад).

Межа міцності визначають вантаженням випробовуваних зразків матеріалу до їх руйнування (на пресах або розривних машинах). Ознаками руйнування є поява тріщин на зразку, відшаровування і деформації. Зразки для випробування на стиск зазвичай мають форму кубиків зі сторонами від 2 до 30 див. Ніж неоднорідніша будова матеріалу, тим більше повинні бути розміри зразка. При випробуванні будівельних розчинів на розтяг зразки виготовляють у вигляді вісімок стандартних розмірів і форми (2). Іноді відчувають на стиск зразки у вигляді циліндра, так як циліндри легше висвердлити за допомогою спеціальних коронок навіть з твердих кам'яних порід, ніж приготувати з них вручну зразки кубічної форми.

Результати випробування на міцність певною мірою залежать від форми і розмірів зразків. При випробуванні подовжених по осі циліндрів і призм виходять більш низькі значення межі міцності при стисненні, ніж при випробування кубиків. Це пояснюється тим, що стиск супроводжується поперечним розширенням, а сили тертя, що виникають між площинами зразка і плитами преса, утримують нижні і верхні частини зразка від поперечного розширення. Чим більше висота зразків, тим менше впливають опорні площини на їх міцність. При випробуванні малих кубиків показники міцності більш високі, т. е. менш точні, ніж при випробуванні великих. При випробуванні необхідно точно дотримуватися вказівки Гостів та ТУ у відношенні форми і розмірів зразків, характеру обробки їх поверхонь, швидкості наростання навантажень та ін.

 


Межа міцності при стискуванні визначають на гідравлічних або механічних пресах (3). Зразок поміщають на майданчик /, з'єднану з поршнем 2. В циліндр 3 по трубопроводу 4 нагнітається насосом машинне масло певної в'язкості. Під тиском масла поршень піднімається і зразок матеріалу стискається між піднімається майданчиком 1 і майданчиком 5, яка встановлюється на певній висоті гвинтом 6. Тиск масла в циліндрі визначають по манометру 7.

Межа міцності при стисненні будівельних матеріалів коливається в широких межах-від 5 (торф'яні плити) до 10 000 кГ/см2 і вище (високосортні сталі).

Будівельні матеріали часто відчувають також на вигин. Для цього потрібно порівняно невелика руйнівне навантаження, тому випробування можна проводити як в лабораторних умовах, так і на будівельному майданчику.

Межа міцності при вигині аПч.изг наближено обчислюють за наведеними формулами, замінюючи в них изгибающую навантаження руйнує. При випробуванні на вигин руйнування матеріалів зазвичай починається в нижній розтягнутій зоні, тому що у більшості з них (за винятком стали і деревини) межа міцності при розтягуванні менше межі міцності при стисненні.

У будівельних матеріалах, які працюють у спорудах, допускається напруга, що становить лише частину межі міцності аПч.из- Отже, допустиме напруження [а] одно

[or] = ЗЗЫЙ: кГ/см*,-

де z - запас міцності; ця величина більша одиниці зазвичай в §-3

рази і вище.

Зменшення величин допустимого напруги пояснюється наступними факторами.

1. Отримані при випробуваннях показники дають уявлення

тільки про середньому значенні міцності матеріалів. Найбільш слабкі ча

сті їх руйнуються раніше, ніж напруга досягне середньої вели

чини межі міцності. Багато матеріали, навантажені до напря

вання, що становить лише частину межі міцності (50-70%),

сильно деформуються. Отже, запас міцності треба приймала

мати тим більше, ніж менш однорідний матеріал.

2. У кам'яних і інших крихких матеріалах утворюються тріщини

раніше досягнення напруги, рівного межі міцності.

3. При багаторазової змінного навантаження під впливом так нази

називаються втоми матеріалу він може руйнуватися при напрузі,

дорівнює лише половині межі міцності.

4. Під дією атмосфери змінюються початкові власти

ва матеріалу, з часом відбувається його «старіння», супроводжуване

зниженням міцності.

Для забезпечення спорудам достатньої міцності при дії перерахованих факторів, а також навантажень, не врахованих у розрахунках (або врахованих недостатньо точно через недосконалість методів розрахунку), у нормах на будівельне проектування встановлені певні запаси міцності для різних матеріалів і конструкцій.

 

2. ТВЕРДІСТЬ

Твердістю називається властивість матеріалу чинити опір проникнення в нього стороннього більш твердого тіла. Це властивість не знаходиться в прямій залежності від міцності: матеріали з різними значеннями межі міцності (наприклад, сталі різних марок) можуть мати приблизно однаковою твердістю. Застосовуються різні способи випробування твердості матеріалів, зіставляти ж можна тольт ко показники, отримані одним і тим же способом.

Твердість однорідних кам'яних матеріалів визначають за шкалою твердості, в якій десять спеціально підібраних мінералів розташовані в такому порядку, що на кожному з них можуть всі наступні залишати риску (табл. 3).

При випробуванні цифровий показник твердості зразка може опинитися між показниками двох сусідніх мінералів, взятих за шкалою твердості. Наприклад, якщо випробовуваний матеріал чертится ортоклазом, а сам не креслить апатит, то його твердість приймають рівною 5,5.

Для визначення твердості деревини, сталі й бетону в зразки

вдавлюють сталева кулька під певним навантаженням і визначають

глибину вдавлювання.

 

3. СТИРАНІСТЬ

Стираністю називають здатність матеріалу зменшуватися в вазі і об'ємі під дією истирающих зусиль. Стираність має велике значення для тих матеріалів, які в умовах служби у будівельних конструкціях, що піддаються истирающим впливу (наприклад, матеріали для підлог, сходів, вугільних та інших бункерів).

 

4. ОПІР УДАРУ

Опором удару називається здатність матеріалу чинити опір ударним впливам.

Будівельні матеріали в деяких конструкціях (в підлогах, дорожніх покриттях, бункерах) крім стирання піддаються також ударних впливів. Для випробування матеріалів на удар застосовують спеціальні прилади - копри (рис. 5). Зразок випробовуваного матеріалу встановлюють на піщану підставу 1 у направляючих площин 2. Гиря 3, підвішена на певній висоті від поверхні випробуваного зразка, скидається на нього до руйнування зразка (до появи першої тріщини). Сумарна робота декількох скидань, витрачена на руйнування зразка, кГ • м, віднесена до одиниці об'єму матеріалу в CMS, характеризує опір матеріалу удару в кГ • м/см3.

 

5. ПРУЖНІСТЬ

Пружністю називається властивість матеріалу відновлювати первісну форму після зняття навантаження, під дією якої форма

матеріалу в тій чи іншій мірі змінюється. Відновлення первісної форми може бути повним при малих навантаженнях і неповним при великих. В останньому випадку в матеріалі виникають так звані залишкові деформації.

Межа пружності матеріалу - це те найбільшу напругу при різних видах деформації матеріалу, при якому ще не виявляється їх залишкова (пластична) деформація. Умовний межа пружності являє собою найменшу напругу, яку викликає появу залишкової деформації заданої дуже малої величини.

 

6. ПЛАСТИЧНІСТЬ І КРИХКІСТЬ

Пластичністю називають здатність матеріалу під впливом діючих на нього зусиль змінювати свої розміри і форму без освіти тріщин і зберігати її після зняття навантаження.

Крім пластичних матеріалів (бітуми, дерево, глиняне тісто та ін) є крихкі матеріали, які руйнуються без попередньої деформації, як тільки діючі на них зусилля досягають величини руйнівних навантажень. Для крихких матеріалів дуже характерна значна різниця між межами міцності при стисненні і розтягуванні. Наприклад, у природних кам'яних матеріалів (граніт та ін) межа міцності при розтягуванні складає всього '/«-7бо межі міцності при стисненні. Тендітні матеріали погано чинять опір удару.

Пластичність і крихкість матеріалів можуть істотно змінюватися в залежності від таких факторів, як вологість, температура, швидкість наростання діючої навантаження. Наприклад, деякі бітуми тендітні при швидко наростаючій навантаженні і пластичні при повільно наростаючою, глини тендітні в сухому стані і дуже пластичні у вологому.

 

 «Будівельні матеріали» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також:

 

Довідник домашнього майстра Будинок своїми руками Будівництво будинку Гідроізоляція