Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

Будівельні матеріали


Книги з будівництва та ремонту

 

ВЛАСТИВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Механічні властивості будматеріалів

 

 

Механічні властивості відбивають здатність матеріалу чинити опір силових, теплових, усадкових або іншим внутрішнім напруженням без порушення усталеної структури.

Механічні властивості матеріалів детально вивчаються в курсі опору матеріалів. Нижче наведено лише загальні поняття про деформаціях і міцності' матеріалів, необхідних для комплексної оцінки властивостей матеріалів.

Зовнішні сили, діючі на матеріал, прагнуть деформувати його (змінити взаємне розташування складових частинок) і довести ці деформації до величини, при якій матеріал зруйнується. Після зняття навантаження матеріал, якщо він не був зруйнований, може відновлювати розміри і форму або залишатися в деформованому вигляді. Деформації, які зникають при припинення дії на матеріал факторів, що їх викликали, називають оборотними. Оборотні деформації називають пружними, якщо вони зникають миттєво після зняття факторів, що їх викликали, та еластичними, якщо вони, залишаючись повністю оборотними, спадають протягом більш або менш тривалого періоду часу. Необоротні (залишкові) або пластичні деформації накопичуються за період дії силових, теплових та інших факторів, під впливом яких вони виникли, і зберігаються після припинення дії цих факторів.

Всі види деформацій можуть мати місце у одного і того ж будівельного матеріалу, але при різних величинах навантажень, або бути у різних матеріалів при однаковою і тим більше різних навантаженнях. Характер і величина деформації залежать також від швидкості на-гружения і температури матеріалу. Найчастіше з підвищенням швидкості навантаження (швидкості деформування) і з пониженням температури матеріалу деформації по своєму характером наближаються до упругоплас-естетичною.

Пластична деформація, повільно наростаюча без збільшення напруг, що характеризує плинність матнала.

Пластична деформація, повільно наростаюча тривалий час (місяці і роки), при навантаженнях, менше тих, які здатні викликати залишкову деформацію за звичайні періоди спостережень, називається деформацією повзучості, а процес такого деформування - повзучістю або крипом. Повзучість необхідно враховувати при розрахунку і виготовленні будівельних конструкцій.

 

 

Релаксація - властивість матеріалу мимовільно знижувати напруги за умови, що початкова її личина деформації зафіксована жорсткими зв'язками і залишається незмінною. При релаксації напруг може змінитися характер початкової деформації, наприклад з пружною поступово перейти в незворотну '(пластичну), при цьому зміни розмірів не відбувається. Таке зникнення напруги можливе за рахунок міжмолекулярних переміщень і переорієнтації внутримолекулярной структури.

Час, протягом якого початкова величина напруги знижується в е -2,718 рази (е - основа натуральних логарифмів), називають періодом релаксації. Період релаксації змінюється від 1(Н0 з матеріалів рідкої консистенції до 2-Ю10 з (десятки років і більше) - у твердих матеріалів (чим менше, тим більше деформативен матеріал).

Пружність - властивість матеріалу приймати після зняття навантаження первісну форму і розміри. Кількісно пружність характеризують межею пружності, який умовно прирівнюють напрузі, при якому матеріал починає отримувати залишкові деформації дуже малою величини, що встановлюється в технічних умовах для даного матеріалу.

Вищевказані характеристики міцності значною мірою є умовними: 1) вони не враховують фактора часу, т. е. тривалості дії напруги, що спотворює величину істинної міцності матеріалу; 2) розміри, форма, характер поверхні зразків матеріалу, швидкість навантаження, приколювання бори та інші вихідні дані в прийнятих методах умовні. Межа міцності одного і того ж матеріалу може мати різну величину залежно від розміру зразка, його форми, швидкості прикладання навантаження і конструкції приладу, на якому випробовувалися зразки. Однак у більшості матеріалів, що застосовуються в будівництві, період релаксації досить великий у порівнянні з часом дії навантаження. Тому для визначення міцнісних характеристик цілком допустимі умовні методи, що одержали широке поширення в інженерній практиці. При цьому важливо суворо дотримувати всі умови випробувань, установлені для даного матеріалу у відповідних ГОСТах.

Поряд з описаними методами оцінки міцності будівельних матеріалів, при яких спеціально виготовлені зразки матеріалів або взяті з партії готові вироби доводять до руйнації, застосовують методи контролю міцності без руйнування. Цими методами можна відчувати вироби і конструкції при їх виготовленні або після установки в будівлях і спорудах. Найбільше поширення з неруйнівних методів випробувань отримали акустичні, зокрема імпульсний і резонансний. Оцінка властивостей матеріалу або виробу при цьому проводиться за непрямими показниками - швидкості поширення ультразвуку, а також частоті власних коливань матеріалу та характеристикою їх загасання шляхом використання кореляційного зв'язку цих параметрів з міцністю або динамічним модулем пружності, яка виражається зазвичай тарировочными кривими або емпіричними формулами. Без визначення міцності можна також встановити ступінь однорідності матеріалу в конструкції по швидкості поширення ультразвуку в різних її частинах. Однорідність міцності матеріалу - це найважливіше технічне та економічне вимога.

Межа міцності матеріалу (найчастіше при стисканні) характеризує його марку. Межа міцності будівельних матеріалів при стисненні коливається в широких межах - 0,5...1000 МПа і більше. У більшості матеріалів (крім деревини, сталі, полімерних матеріалів) межа міцності при розтягуванні і вигині значно нижче, ніж при стисканні. Так, кам'яні матеріали при розтягуванні витримують навантаження менше в 10...15 разів і більше, чим при стиску, тому їх застосовують головним чином в конструкціях, які, працюють на стиск.

Для будівельних матеріалів, що працюють в спорудах, чинне напруга повинна бути менше величини межі міцності. В результаті створюється запас міцності. Необхідність створення запасу міцності викликається рядом причин: неоднорідністю матеріалу, можливістю значною деформації ще до межі міцності і появи тріщин, втомою матеріалу при змінних навантаженнях, «старінням» матеріалу під впливом навколишнього середовища і т. д. Запас міцності встановлюється нормативними вимогами в залежно від виду і якості матеріалу, довговічності і класу споруди.

Для оцінки прозорого матеріалу часто ефективності використовують коефіцієнт конструктивної якості (к. к. к.). Величина цього коефіцієнта визначається діленням межі міцності при стисненні на відносну щільність Rid матеріалу. Найбільш ефективними є матеріали, що мають найменшу густину і найбільш високу міцність.

При обґрунтуванні технічної доцільності застосування матеріалу для влаштування підлог промислових будівель, дорожніх і аеродромних покриття, тротуарів та в інших випадках будівельної практики (наприклад, виборі способу обробки матеріалу) важливе значення мають спеціальні механічні властивості: ударна в'язкість (ударна або динамічна міцність), твердість, стирання і зносостійкість.

 Ударна в'язкість (ударна або динамічна міцність) - властивість матеріалу чинити опір ударним навантаженням. Випробування проводять на приладах - копрах. Характеристикою цієї властивості є робота, витрачена на руйнування стандартного зразка (Дж), віднесена до одиниці його об'єму (м3) або площі (м2). Відношення динамічної міцності до статичної називають динамічним коефіцієнтом.

 Твердість - властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого більш твердого матеріалу. Для визначення твердості матеріалів в залежності від їх виду та призначення існує ряд методів. Твердість кам'яних матеріалів однорідного будови визначають за шкалою Мооса, яка складена з 10 мінералів з умовним показником твердості від 1 до 10 (самий м'який тальк - 1, самий твердий алмаз - 10). Показник твердості випробуваного матеріалу знаходиться між показниками твердості двох сусідніх мінералів, з яких один дряпає випробовуваний матеріал, а інший залишає межу на зразку матеріалу. Твердість металу, бетону, пластмас визначають вдавленням у випробуваний зразок під певним навантаженням і в протягом певного часу стандартного сталевої кульки. За характеристику твердості в цьому випадку приймають відношення навантаження до площі відбитка. Показники твердості, отримані різними способами, не можна порівнювати один з одним. Висока міцність матеріалу не завжди говорить про його твердості (наприклад, деревина по міцності при стисненні рівнозначна бетону, а її твердість значно менше, ніж у бетону). Для деяких матеріалів (наприклад, для металів) існує певна зв'язок між твердістю і міцністю, для інших матеріалів (однорідні кам'яні матеріали) - між твердістю і стираною.

 Стираність - властивість матеріалу чинити опір стираючих дій. Одночасне вплив стирання та удару характеризує зносостійкість матеріалу. Обидва ці властивості визначають різними умовними методами: стираність - на спеціальних колах стирання, а знос - з допомогою обертових барабанів, куди разом з пробій матеріалу часто завантажують певну кількість металевих куль, підсилюють ефект подрібнення. За характеристику стираності приймають втрату маси або об'єму матеріалу, віднесених до 1 см2 площі стирання, а за характеристику зносу - відносну втрату маси зразка у відсотках від проби матеріалу.

Допустимі показники стирання та зносу нормуються в відповідних стандартах.

 

Зміст книги: «Будматеріали»

 

Дивіться також:

 

  Довідник домашнього майстра Будинок своїми руками Будівництво будинку Домашньому майстрові Гідроізоляція

 

Будівельні матеріали

 

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

А. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Б. ВЛАСТИВОСТІ ВІДНОШЕННЮ ДО ДІЇ ВОДИ І РОЗЧИНІВ

Ст. ВЛАСТИВОСТІ ВІДНОШЕННЮ ДО ДІЇ ТЕПЛА

Р. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

ПРИРОДНІ КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ

Б. ПОРОДОУТВОРЮЮЧІ МІНЕРАЛИ

Ст. КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ З ВИВЕРЖЕНИХ ГІРСЬКИХ ПОРІД

Р. КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ З ОСАДОВИХ ГІРСЬКИХ ПОРІД

Д. КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ З МЕТАМОРФІЧНИХ ПОРІД

Тобто РОЗРОБКА РОДОВИЩ І ОБРОБКА КАМ'ЯНИХ МАТЕРІАЛІВ

3. ВИДИ ПРИРОДНИХ КАМ'ЯНИХ МАТЕРІАЛІВ ТА ЗАСТОСУВАННЯ ЇХ В БУДІВНИЦТВІ

В. ЗАХИСТ КАМ'ЯНИХ МАТЕРІАЛІВ

К. ЗНАЧЕННЯ КАМ'ЯНИХ МАТЕРІАЛІВ В БУДІВНИЦТВІ

 КЕРАМІЧНІ ВИРОБИ

Б. СИРОВИНА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ

Ст. ГЛАЗУРІ І АНГОБИ

Р. КЛАСИФІКАЦІЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ

Д. ВИРОБНИЦТВО, ВЛАСТИВОСТІ І ЗАСТОСУВАННЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ

Е. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ВИРОБНИЦТВА КЕРАМІЧНИХ БУДІВЕЛЬНИХ ВИРОБІ

В'ЯЖУЧІ. КЛАСИФІКАЦІЯ В'ЯЖУЧИХ РЕЧОВИН

А. ПОВІТРЯНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ

Б. ГІДРАВЛІЧНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ

БЕТОНИ

БУДІВЕЛЬНІ РОЗЧИНИ

 ЗАЛІЗОБЕТОННІ ВИРОБИ

Б. ВИРОБНИЦТВО ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

  ШТУЧНІ КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ І ВИРОБИ НА ОСНОВІ НЕОРГАНІЧНИХ (МІНЕРАЛЬНИХ) В'ЯЖУЧИХ

Б. ВИРОБИ НА ОСНОВІ ВАПНА

Ст. І МАТЕРІАЛИ ВИРОБИ НА МАГНЕЗІАЛЬНИХ В'ЯЖУЧИХ

 МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ З МІНЕРАЛЬНИХ РОЗПЛАВІВ

 ЛІСОВІ МАТЕРІАЛИ

Б. ФІЗИЧНІ І МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕРЕВИНИ

Ст. ВАДИ ДЕРЕВИНИ

ффф