הצפיפות האמיתית של החומר תלויה. תכונות פיזיות של חומרי בניין

רוֹב חומרי בנייה- אלו גופים נקבוביים. הנקבוביות תופסות רק חלק מנפח הגוף, השאר נמצא בשלב המוצק.
הצפיפות והנקבוביות משתנות מאוד ולכן יש להן השפעה משמעותית על המאפיינים. ככל שהצפיפות עולה, גם חוזק החומר עולה. מצד שני, ככל שהצפיפות נמוכה יותר, המבנה נעשה קל יותר. לאוויר הנקבוביות מוליכות תרמית נמוכה, וככל שהנקבוביות של החומר גבוהה יותר כך תכונות הבידוד התרמי שלו טובות יותר. לכן, הם שואפים להשיג חומרים מבודדי חום עם ערכי כספית הנמוכים ביותר האפשריים (לא יותר מ-600 ק"ג/מ"ק).
תכונות החומר תלויות לא רק בנפח הנקבוביות הכולל. לאופי הנקבוביות יש חשיבות רבה. יש נקבוביות פתוחות וסגורות. נקבוביות פתוחות מתקשרות זו עם זו ומגיעות לפני השטח של החומר. לכן, חומר עם נקבוביות פתוחות רווי בקלות במים. כאשר הוא מלחלח, הוא מתחיל להוליך חום היטב, שכן האוויר בנקבוביות מוחלף במים, שמוליכות התרמית שלהם גדולה פי 25. לחומרי בניין עם נקבוביות פתוחה בעיקר יש עמידות ירודה בפני קורוזיה פיזית וכימית.
במקרים מסוימים נוצרת בכוונה נקבוביות פתוחה במבנה החומר. זה חל, למשל, על מוצרים בולמי קול, צינורות ניקוז העשויים מקרמיקה או בטון חרס מורחב.
גם גדלי הנקבוביות משתנים: מכמה מילימטרים למיקרומטר או פחות. הם מנסים ליצור נקבוביות בחומרי בידוד תרמי גודל מינימלי. במקרה זה, העברת החום דרך עובי החומר מצטמצמת עקב ירידה בהסעה וקרינה. בטון הידראולי החשוף למים בלחץ צריך להכיל בעיקר נקבוביות קטנות, שכן עם קוטר נקבוביות של פחות מ-1 מיקרון, מים אינם מסתננים דרך גוף הבטון.
נקבוביות סגורות, שאינן רוויות במים, וסגורות למחצה, אליהן חודרים מים רק בלחץ, מגבירים את עמידות החומר.
מבחינת המשמעות הפיזית, המושגים של ריקנות ונקבוביות דומים. בייצור בטון ו מרגמהנוטים להשתמש באגרגטים בתפזורת - חול, אבן כתוש או חצץ עם חללים מינימליים. במקרה זה, יהיה צורך בפחות מלט למילוי החללים והבטון יהיה זול יותר.
הפעילות של אבקות עדינות כמו מלט תלויה בגודל החלקיקים: ככל שהחלקיקים קטנים יותר, המלט פעיל יותר. מאפיין כללי של המצב הפיזי של אבקות כולל את שטח הפנים הספציפי, שהוא היחס בין שטח הפנים הכולל של כל החלקיקים למסת החלקיקים או לנפח שהם תופסים.
לפיכך, ככל שהחלקיקים עדינים יותר, כך שטח הפנים הספציפי של האבקה גדול יותר. על ידי הגדלת זה, אנחנו מקבלים סוגים מיוחדיםצמנט פורטלנד, למשל התקשות מהירה.
לעתים קרובות מאוד, במהלך הפעולה, מבני בניין הופכים לחים ותכונות החומר משתנות. כדי לקבל מאפיינים מספריים של תכונותיו של חומר החשוף ללחות, נעשה שימוש במושגים הבאים. ספיגת מים מאפיינת את יכולתו של חומר נקבובי לספוג ולשמור על לחות טיפות-נוזל בנקבוביותיו. תכונה זו משקפת את כמות הלחות המקסימלית שחומר יכול לספוג, וזו הסיבה שהיא נקראת לפעמים יכולת החזקת לחות מקסימלית. מאפיינים מספריים כוללים ספיגת מים לפי מסה וספיגת מים לפי נפח. ספיגת מים במסה שווה ליחס בין מסת המים הרוויה לחלוטין את החומר למסת החומר היבש.
קל לקבוע בניסוי את ספיגת המים במסה. כדי לעשות זאת, שקלו דגימה של חומר יבש t, ואז הרווי אותה לחלוטין במים וקבע את המסה במצב רווי מים t. ההבדל tn - t שווה למסת המים הספגים tya. ספיגת המים של חומרים שונים, התלויה באופי הנקבוביות, יכולה להשתנות בגבולות רחבים. ערכי WM הם עבור גרניט 0.02...0.7%, בטון כבד - 2...4, לבנים - 8...20, קל חומרי בידוד תרמיעם נקבוביות פתוחה - 100% או יותר. ספיגת המים בנפח לעולם אינה עולה על הנקבוביות, שכן נפח המים הנספגים בחומר אינו יכול להיות גדול מנפח הנקבוביות.
הערכים של WM ו-W0 מאפיינים את המקרה המגביל בו החומר אינו מסוגל עוד לספוג לחות. במבנים אמיתיים החומר עשוי להכיל כמות מסוימת של לחות המתקבלת באמצעות הרטבה קצרת טווח בטיפות מים נוזליים או כתוצאה מעיבוי אדי מים מהאוויר בנקבוביות. במקרה זה, מצב החומר מאופיין בלחות.
הלחות מובילה לשינויים בתכונות רבות של החומר. משקל מבנה הבניין גדל והמוליכות התרמית עולה. IN חומר אמיתיתמיד יש הרבה פגמים מבניים, ביניהם המסוכנים ביותר הם סדקים מיקרוניים. למים יש אפקט יתד, והם נכנסים למיקרו-סדקים ומגדילים את אורכם. כתוצאה מכך, שיעור הפגמים במבנה עולה, מה שמשפיע על חוזק החומר.
עבור החומרים העמידים ביותר למים - גרניט, בטון כבד - ערכי kv מתקרבים לאחדות, עבור חומרים שאינם אטומים למים - קרטון בניין, חימר לא שריפה - הם קרובים לאפס.
תחת השפעת לחות חומרים נקבובייםלְהִתְנַפֵּחַ. בעת הייבוש מתרחש התהליך ההפוך - הצטמקות. שני התהליכים הללו, המתרחשים באופן לא אחיד לאורך המבנה, גורמים ללחצים מבניים משמעותיים בחומר. כתוצאה מכך, בעת התנפחות, המוצר או המבנה עלולים להתעוות, ובעת התכווצות עלולים להופיע סדקים בחומר. עיוות הצטמקות יחסי של טיט מגיעים ל-0.5...1 מ"מ/מ', בטון - 0.3...0.7 מ"מ/מ'. כדי להפחית דפורמציות הצטמקות, חומרים טבעיים מוספגים בחומרים מיוחדים לחומרים מלאכותיים מרוכבים, כגון בטון, ההרכב מוסדר.
עמידות לכפור היא היכולת של חומר רווי מים לעמוד בהקפאה והפשרה חוזרות ונשנות. דרגת עמידות לכפור מציינת את המספר הגדול ביותר של מחזורי הקפאה-הפשרה שדגימות החומר יכולות לעמוד בהן מבלי להפחית את חוזק הלחיצה ביותר מ-15% (עבור חומרים מסוימים 25%); הירידה במשקל לא תעלה על 5%.
במבנים חיצוניים החשופים למים ולטמפרטורות משתנות, עמידות לכפור היא גורם מכריע בעמידות. דרגת התכנון של חומרים לעמידות בפני כפור נקבעת תוך התחשבות בסוג ותנאי ההפעלה של המבנה, כמו גם באקלים. לדוגמה, לבניית קירות חיצוניים, נעשה שימוש בבטון קל ולבני קרמיקה בדרגות עמידות לכפור F15, F25 ו-F35. בטון כביש, הפועלים בתנאים קשים יותר, מיוצרים בדרגות F50 ... F200, והידראוליות - עד F500.
שיטה להערכת עמידות לכפור חומרי אבןעל ידי הקפאה והפשרה חוזרת ונשנית של דגימות, שהוצע על ידי פרופסור ממכון סנט פטרסבורג למהנדסי רכבת N.A. Belelyubsky, אומץ בשנת 1886 בוועידה הבינלאומית לבדיקת חומרים. שיטה זו עדיין בשימוש בכל המדינות.
כדי לבדוק עמידות לכפור, דגימות סטנדרטיות של חומרים או מוצרים קטנים שלמים (למשל, לבנים) רוויות תחילה במים. לאחר מכן, הם מוקפאים בטמפרטורה של -15 עד -20 C. ואז הדגימות מוסרות מַקפִּיאולהפשיר במים בטמפרטורת החדר. הקפאה והפשרה זו מהווה מחזור בדיקה אחד. עם עלייה במספר המחזורים מתרחשים שינויים בלתי הפיכים במבנה החומר, המובילים לירידה בחוזק.
במהלך הפעולה, מבני בניין חשופים להשפעות תרמיות קבועות או משתנות. כדי לאפיין את תכונות החומר במקרה זה, נעשה שימוש במושגים של מוליכות תרמית, קיבולת חום, התפשטות תרמית, עמידות באש ועמידות בפני אש.
מוליכות תרמית היא תכונתו של חומר להעביר חום כאשר יש הבדל טמפרטורה על משטחים מנוגדים של מבנה. כמות החום Q העוברת דרך המשטח התוחם, למשל דרך קיר, תלויה בשטח הפנים, הפרש הטמפרטורה, עובי הדופן, משך המעבר זרימת חום, כמו גם ממקדם X מסוים, המאפיין את התכונות הספציפיות של החומר.
חומרים מבניים - בטון כבד, מתכות - מאופיינים במוליכות תרמית גדולה משמעותית.
קיבולת חום היא תכונתו של חומר לספוג חום בעת חימום או לשחרר אותו בעת קירור. הוא מאופיין בקיבולת חום ספציפית השווה לכמות החום (kJ) הנדרשת לחימום 1 ק"ג של חומר במעלה אחת. חום ספציפיחומרי בניין אנאורגניים הם בטווח שבין 0.4 ל-1 קילו-ג'יי (ק"ג K), עץ יבש - 1.7...2 קילו-ג'יי. למים קיבולת החום הגבוהה ביותר - 4.2 קילו-ג'יי, כך שכאשר חומרים מורטבים, קיבולת החום שלהם עולה. מאפיינים מספריים של קיבולת חום משמשים בעת חישוב היציבות התרמית של מבנים סגורים. בנוסף, יש לדעת את הערכים של c כדי לחשב את עלויות הדלק והאנרגיה עבור חומרי חימום ומבנים במהלך עבודת החורף.
התפשטות תרמית מאפיינת את התכונה של חומר לשנות ממדים בעת חימום. למעט יוצאים מן הכלל, חומרי בניין מתרחבים. כדי לאפיין מספרית תופעה זו, השתמש במקדם הטמפרטורה של התפשטות ליניארית, השווה להתארכות היחסית של החומר כאשר הוא מחומם במעלה אחת.
עקב התפשטות תרמית, העיוות של החומר במבנה מגיע לערכים משמעותיים, לכן, במבנים ארוכי טווח מסופקים מפרקי התפשטות כדי למנוע סדקים.
עמידות בפני אש היא היכולת של חומר לעמוד בחשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות מבלי להתרכך או להתעוות. חומרים שיכולים לעמוד בטמפרטורות מעל 1580 מעלות צלזיוס נחשבים חסיני אש. חומרים הפועלים בטווח הטמפרטורות של 1350...1580 מעלות צלזיוס נקראים עקשן, ובטמפרטורות הנמוכות מ-1350 מעלות צלזיוס - מתמזגים. עמידות באש היא תכונתו של חומר להתנגד לפעולת האש בשריפה. מאפיינים עיקריים בניית מבניםבתנאי אש - מידת עמידות האש, התלויה בדליקות החומר ובגבול עמידות המבנה באש.
דליקות היא היכולת של חומר להתלקח ולבער. חומרים יכולים להיות חסיני אש, בלתי דליקים ודליקים.
חומרים בלתי דליקים חשופים לאש או טמפרטורה גבוההלא להצית, לא להסמיך ולא להחריך. אלה כוללים את הדברים הבאים חומרים אנאורגניים, כגון בטון ופלדה.
חומרים עקשניים נדלקים, מעירים או נגרמים רק בנוכחות מקור הצתה. לאחר הסרת האש, הבעירה או העשן נפסקת. קבוצה זו כוללת, בפרט, בטון אספלט, קצף כבוי עצמי, עץ ספוג בחומרים מיוחדים - מעכבי אש.
חומרים דליקים ממשיכים לבעור או לעשן גם לאחר הסרת מקור ההצתה, כלומר. מסוגל לבעירה ספונטנית באווירה של הרכב רגיל. אלה כוללים חומרים אורגניים: עץ, פלסטיק לבניין, חומרי קירוי ואיטום ביטומניים וכו'.
מגבלת עמידות האש היא פרק הזמן (דקות או שעות) מתחילת השריפה ועד להתרחשות מצב מגביל במבנה. המצב המגביל הוא אובדן יכולת נשיאה, כלומר קריסה מבנית; הופעת סדקים מבעד לתוכו, שדרכם יכולים לחדור מוצרי בעירה ולהבות למשטח הנגדי; חימום בלתי מקובל של פני השטח המנוגד לפעולת האש, אשר יכול לגרום לבעירה ספונטנית של חלקים אחרים של המבנה.
הוא האמין בטעות כי כדי ליצור מבנה עמיד אש זה מספיק רק כדי להשתמש בחומר חסין אש. תנאי זה הכרחי, אך אינו מספיק. כמה חומרים חסיני אש (גרניט, אסבסט צמנט) נסדקים בשריפה, מבני מתכתמעוות חמור. יש להגן עליהם עם חומרים עמידים יותר לאש.

ערך ספציפי ב כלכלה לאומיתחומרי הבניין והמוצרים של ארצנו במונחים של נפח ייצור ועלות הם גדולים; צריכתם עולה מדי שנה בכל תחומי הבנייה; הם מהווים חלק ניכר מעלות הבניינים והמבנים. צריכה חסכונית ושימוש טכני נכון בחומרים ובמוצרים בתכנון ובנייה של מבנים ומבנים היא אחד האמצעים העיקריים להוזלת עלויות הבנייה. תעשיית חומרי הבניין והמוצרים שלנו זכתה להצלחה רבה בתחום ייצור המלט, מוצרי קרמיקה, בטון סלולרי ובעיקר טרומי מוצרי בטון מזוין. רוסיה תופסת מקום מוביל בעולם בייצור של בטון מזוין טרומי. זה הוקל על ידי הישגי המדע הן בחקר המאפיינים חומרים טבעיים, וביצירת חומרים מלאכותיים חדשים בעלי ביצועים גבוהים.

בין החומרים המלאכותיים החדשים, המבטיחים ביותר הם חומרי בניין וחלקים עשויים מפלסטיק.

תכונות גשמיות

חומרי בניין המשמשים בבניית מבנים ומבנים מאופיינים בתכונות שונות הקובעות את איכות החומרים ותחומי היישום שלהם. בהתבסס על מספר מאפיינים, ניתן לחלק את התכונות הבסיסיות של חומרי בניין לתכונות פיזיקליות, מכניות, כימיות ופיזיקליות של חומר המאפיינות את המבנה או הקשר שלו לתהליכים הפיזיקליים של הסביבה. תכונות פיזיקליות כוללות מסה, צפיפות אמיתית וממוצעת, נקבוביות, ספיגת מים, איבוד מים, לחות, היגרוסקופיות, חדירות מים, עמידות לכפור, אוויר, אדים, חדירות גז, מוליכות תרמית וקיבולת חום, עמידות בפני אש ועמידות בפני אש.

מסה היא מכלול חלקיקי החומר (אטומים, מולקולות, יונים) הכלולים בגוף נתון. למסה יש נפח מסוים, כלומר היא תופסת חלק מהחלל. הוא קבוע עבור חומר נתון ואינו תלוי במהירות תנועתו ובמיקומו במרחב. לגופים באותו נפח, המורכבים מחומרים שונים, יש מסה לא שווה. כדי לאפיין הבדלים במסה של חומרים בעלי אותו נפח, הוצג מושג הצפיפות, האחרון מחולק לאמיתי וממוצע.

צפיפות אמיתית היא היחס בין מסה לנפח של חומר במצב צפוף לחלוטין, כלומר. ללא נקבוביות וחללים. כדי לקבוע את הצפיפות האמיתית p (kg/m3, g/cm3), יש צורך לחלק את מסת החומר (הדגימה) t (kg, g) בנפח המוחלט Va (m3, cm3) התפוס על ידי החומר עצמו (ללא נקבוביות):

לעתים קרובות, הצפיפות האמיתית של חומר מתייחסת לצפיפות האמיתית של מים ב-4 מעלות צלזיוס, השווה ל-1 גרם/סמ"ק, ואז נקבעת צפיפות אמיתיתהופך, כביכול, לכמות חסרת מימד.

טבלה 1. צפיפות אמיתית וממוצעת של כמה חומרי בניין

חוֹמֶר

צפיפות, ק"ג/מ"ק

נָכוֹן

אבן גיר (צפופה)

לבני קרמיקה

בטון הוא כבד

פלסטיק נקבובי

צפיפות ממוצעת - - כמות פיסית, נקבע על פי היחס בין המסה של דגימת חומר לכל הנפח שהיא תופסת, כולל הנקבוביות והחללים המצויים בה. הצפיפות הממוצעת m(kg/m3, g/cm3) מחושבת באמצעות הנוסחה:

כאשר m היא מסת החומר ב מצב טבעי, ק"ג או גרם;

V - נפח החומר במצבו הטבעי, m3 או cm3.

הצפיפות הממוצעת אינה קבועה ומשתנה בהתאם לנקבוביות החומר. חומרים מלאכותייםניתן להשיג בצפיפות הממוצעת הנדרשת, למשל על ידי שינוי נקבוביות מקבלים בטון כבד בצפיפות ממוצעת של 1800-- 2500 ק"ג/מ"ק או בטון קל בצפיפות ממוצעת של 500-- 1800 ק"ג/מ"ק.

לפי הסכום צפיפות בינוניתהלחות של החומר משפיעה: ככל שהלחות גבוהה יותר, כך גדלה הצפיפות הממוצעת. יש לדעת את הצפיפות הממוצעת של חומרים כדי לחשב את נקבוביותם, מוליכות תרמית, קיבולת חום, חוזק מבני (בהתחשב במשקל שלהם) ולחשב את עלות הובלת חומרים.

הנקבוביות של חומר היא המידה שבה נפחו מתמלא בנקבוביות. נקבוביות P משלימה את הצפיפות ל-1 או 100% ונקבעת על ידי הנוסחאות:

הנקבוביות של חומרי בניין שונים משתנה מאוד והיא 25-35% עבור לבנים, 5-10 עבור בטון כבד, 55-85 בטון סודה, 95% עבור פלסטיק קצף, והנקבוביות של זכוכית ומתכת היא אפס. תכונות החומר מושפעות רבות לא רק מכמות הנקבוביות, אלא גם מגודלן ואופי הנקבוביות: קטנות (עד 0.1 מ"מ) או גדולות (מ-0.1 עד 2 מ"מ), סגורות או מחוברות זו לזו. נקבוביות קטנות סגורות, מפוזרות באופן שווה בכל נפח החומר, מעניקות לחומר תכונות בידוד תרמי.

צפיפות ונקבוביות קובעות במידה רבה תכונות של חומרים כמו ספיגת מים, חדירות מים, עמידות לכפור, חוזק, מוליכות תרמית וכו'.

ספיגת מים היא היכולת של חומר לספוג מים ולשמור עליהם. כמות ספיגת המים נקבעת על ידי ההבדל במסה של הדגימה במצבים רווי מים ויבשים לחלוטין. מבחינים בין ספיגת מים נפחית Wv, כאשר ההבדל המצוין קשור לנפח הדגימה, לבין ספיגת מים במסה Wm, כאשר הבדל זה קשור למסה של הדגימה היבשה באה לידי ביטוי ספיגת המים בנפח ובמסה באחוזים ומחושב באמצעות הנוסחאות:

כאשר m1, - היא מסת הדגימה הרוויה במים, g; t-מסה של מדגם יבש, g; V - נפח הדגימה במצבה הטבעי, cm3.

רוויה של חומרים במים משפיעה לרעה על המאפיינים הבסיסיים שלהם: היא מגבירה את הצפיפות הממוצעת ומוליכות תרמית ומפחיתה את החוזק.

מידת ההפחתה בחוזק של חומר ברוויית המים המקסימלית שלו, כלומר מצב הרוויה המלאה של החומר במים, נקראת עמידות למים ומאופיינת בערך של מקדם הריכוך

כאשר Rsat - הוא חוזק הלחיצה של החומר במצב רווי מים, MPa; Rdry זהה לחומר יבש.

תכולת הלחות של חומר נקבעת על פי תכולת הלחות חלקי המסה של החומר במצב יבש. הלחות של חומר תלויה הן בתכונות החומר עצמו (נקבוביות, היגרוסקופיות) והן בסביבתו (לחות אוויר, מגע עם מים).

העברת לחות היא התכונה של חומר לשחרר לחות לאוויר שמסביב, המאופיינת בכמות המים (כאחוז במסה או בנפח של דגימה סטנדרטית) שאבדה החומר ליום בלחות יחסית של 60% ו- טמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.

כמות העברת הלחות יש חשיבות רבהעבור חומרים ומוצרים רבים, כגון לוחות קיר ובלוקים, טיח רטובקירות, אשר במהלך בניית בניין יש בדרך כלל לחות גבוהה, ובתנאים רגילים הם מתייבשים עקב העברת לחות: מים מתאדים עד שנוצר איזון בין תכולת הלחות של חומר הקיר ללחות האוויר שמסביב, כלומר עד שהחומר מגיע למצב יבש באוויר.

היגרוסקופיות היא התכונה של חומרים נקבוביים לספוג כמות מסוימת של מים כאשר הלחות של האוויר שמסביב עולה. עץ וכמה חומרים מבודדי חום, בשל היגרוסקופיות שלהם, יכולים לספוג כמויות גדולות של מים, בעוד המסה שלהם גדלה, חוזקם פוחת ומידותיהם משתנות. במקרים כאלה, יש להשתמש בציפויי הגנה לעץ ולמספר מבנים אחרים.

חדירות מים היא התכונה של חומר לאפשר למים לעבור בלחץ. ערך חדירות המים מאופיין בכמות המים העוברת דרך 1 ס"מ משטח חומר הבדיקה במשך שעה בלחץ קבוע. חומרים עמידים למים כוללים חומרים צפופים במיוחד (פלדה, זכוכית, ביטומן) וחומרים צפופים עם נקבוביות סגורות (למשל בטון בהרכב שנבחר במיוחד).

עמידות לכפור היא יכולתו של חומר רווי מים לעמוד בהקפאה והפשרה חוזרות ונשנות ללא סימני הרס וירידה משמעותית בחוזק.

הקפאת המים הממלאים את נקבוביות החומר מלווה בגידול בנפחו בכ-9%. כתוצאה מכך, מתרחש לחץ על קירות הנקבוביות, המוביל להרס של החומר. עם זאת, בחומרים נקבוביים רבים, מים אינם יכולים למלא יותר מ-90% מנפח הנקבוביות הזמינות, כך שלקרח שנוצר כאשר המים קופאים יש מקום פנוי להתרחב. הרס החומר מתרחש רק לאחר הקפאה והפשרה לסירוגין חוזרים ונשנים.

חדירות אדים וגזים היא התכונה של חומר לאפשר לאדי מים או גזים (אוויר) לעבור בעוביו בלחץ. כל החומרים הנקבוביים, אם יש להם נקבוביות פתוחות, מסוגלים להעביר קיטור או גז.

חדירות האדים והגז של החומר מאופיינת, בהתאמה, במקדם חדירות האדים או הגז, הנקבע על ידי כמות הקיטור או הגז לליטר העוברים בשכבת חומר בעובי 1 מ' ושטח של 1 מ"ר למשך שעה. בהפרש לחצים חלקי על קירות מנוגדים של 133.3 Pa.

הכרת המוליכות התרמית של חומר נחוצה בעת ביצוע חישובים תרמיים של עובי הקירות והרצפות של מבנים מחוממים, וכן בעת ​​קביעת העובי הנדרש של בידוד תרמי של משטחים חמים, כגון צינורות, תנורי מפעל וכו'.

קיבולת חום היא תכונתו של חומר לספוג כמות מסוימת של חום בחימום ולשחרר אותו בקירור.

האינדיקטור של קיבולת החום הוא קיבולת חום ספציפית, שווה לכמותחום (J) הנדרש לחימום 1 ק"ג של חומר ב-1 מעלות צלזיוס. קיבולת חום סגולית, kJ (ק"ג - מעלות צלזיוס), חומרי אבן מלאכותית 0.75--0.92, עץ - - 2.4--2.7, פלדה - - 0.48, מים - 4.187.

קיבולת החום של חומרים נלקחת בחשבון בעת ​​חישוב ההתנגדות התרמית של קירות ורצפות של מבנים מחוממים, חימום מרכיבי בטון וטיט לעבודות חורף, כמו גם בעת חישוב תנורים.

עמידות באש - יכולתו של חומר לעמוד בפני השפעות של טמפרטורות גבוהות ומים בתנאי אש. לפי מידת ההתנגדות לאש, חומרי בניין מחולקים לעמיד בפני אש, קשים לשריפה ודליקים.

חומרים חסיני אש אינם נדלקים, מעירים או נגרמים כאשר הם נחשפים לאש או לטמפרטורה גבוהה. חומרים אלו כוללים חומרי אבן טבעית, לבנים, בטון, פלדה. חומרים שאינם דליקים כמעט בהשפעת אש קשים להצתה, עשן או חרך, אך לאחר הסרת מקור השריפה, שריפתם ועשן נפסקת. דוגמאות לחומרים כאלה הם סיבי עץ-צמנט ובטון אספלט. חומרים דליקים מתלקחים כאשר הם נחשפים לאש או לטמפרטורה גבוהה וממשיכים לבעור לאחר הסרת מקור האש. חומרים אלו כוללים בעיקר עץ, לבד, לבד קירוי ובד קירוי,

עמידות בפני אש היא היכולת של חומר לעמוד בחשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות מבלי להימס או לעיוות. על פי מידת ההתנגדות לאש, החומרים מחולקים לעמיד בפני אש, עקשן ונמס נמוך.

חומרים עקשנים יכולים לעמוד בחשיפה ממושכת לטמפרטורות מעל 1580 מעלות צלזיוס. הם משמשים לחיפוי פנים תנורים תעשייתיים(לבנת חרס). חומרים עקשן יכולים לעמוד בטמפרטורות מ-1350 עד 1580 מעלות צלזיוס (לבני Gzhel להנחת תנורים). חומרים בעלי התכה נמוכה מתרככים בטמפרטורות מתחת ל-1350 מעלות צלזיוס (לבני חימר רגילות).

מוליכות תרמית היא התכונה של חומר להעביר חום דרך עובי בנוכחות הפרש טמפרטורה על המשטחים המגבילים את החומר. המוליכות התרמית של חומר מוערכת לפי כמות החום העוברת דרך קיר העשוי מהחומר הנבדק בעובי של 1 מ', שטח של 1 מ"ר בשעה בהפרש טמפרטורה של משטחים מנוגדים של הקיר של 1 מעלות צלזיוס. מוליכות תרמית נמדדת ב-W/(mK) או W/(m°C).

מוליכות תרמית של חומר תלויה בגורמים רבים: אופי החומר, מבנהו, נקבוביות, לחות וכן הטמפרטורה הממוצעת בה מתרחשת העברת חום. חומר בעל מבנה גבישי הוא בדרך כלל מוליך תרמית יותר מחומר בעל מבנה אמורפי. אם לחומר יש מבנה שכבות או סיבי, אז המוליכות התרמית שלו תלויה בכיוון זרימת החום ביחס לסיבים, למשל, המוליכות התרמית של העץ לאורך הסיבים גדולה פי 2 מאשר על פני הסיבים.

המוליכות התרמית של החומר מושפעת באופן משמעותי מערך הנקבוביות, גודלן ואופי הנקבוביות. חומרים בעלי נקבוביות עדינים הם פחות מוליכים תרמית מחומרים נקבוביים גדולים, גם אם הנקבוביות שלהם זהה. לחומרים עם נקבוביות סגורות יש מוליכות תרמית נמוכה יותר מחומרים עם נקבוביות מחוברות. המוליכות התרמית של חומר הומוגנית תלויה בצפיפות הממוצעת שלו. לפיכך, ככל שצפיפות החומר יורדת, המוליכות התרמית פוחתת ולהיפך. מוליכות תרמית במצב יבש באוויר של בטון כבד 1, 3--1, 6, לבני קרמיקה 0, 8--0, 9, צמר מינרלי 0.06--0.09 W/(mS).

תכונות מכאניות

תכונות מכניות מאפיינות את יכולתו של חומר להתנגד להשפעות הרסניות או מעוותות כוחות חיצוניים. ל תכונות מכאניותכוללים חוזק, גמישות, משיכות, שבריריות, עמידות בפני פגיעות, קשיות, שחיקה, בלאי.

חוזק הוא תכונתו של חומר להתנגד להרס בהשפעת מתחים פנימיים הנובעים מעומסים חיצוניים. בהשפעת עומסים שונים, חומרים במבנים ובמבנים חווים מתחים פנימיים שונים (דחיסה, מתח, כיפוף, גזירה וכו'). חוזק הוא המאפיין העיקרי של רוב חומרי הבניין גודל העומס שאלמנט נתון יכול לספוג עבור חתך נתון תלוי בערכו.

בהתאם למקורם ולמבנהם, חומרי בניין עומדים בלחצים שונים בצורה שונה. לפיכך, חומרים ממקור מינרלי (אבנים טבעיות, לבנים, בטון וכו') עמידים היטב בדחיסה, עמידות הגזירה גרועה בהרבה, והמתח אפילו גרוע יותר, ולכן משתמשים בהם בעיקר במבנים שעובדים בדחיסה. חומרי בניין אחרים (מתכת, עץ) עובדים היטב בדחיסה, כיפוף ומתיחה, ולכן הם משמשים בהצלחה במבנים שונים (קורות, מסבכים וכו') הפועלים בכיפוף.

טבלה 2. חוזק של כמה חומרי בניין

חומרים

חוזק מתיחה, MPa, ב

נֶקַע

בטון כבד

לבני קרמיקה

עץ (לאורך התבואה)

סִיבֵי זְכוּכִית

חוזקם של חומרי בניין מאופיין בדרך כלל בדרגה התואמת בגודלה לחוזק הלחיצה המתקבל במהלך הבדיקה.

שבריריות היא תכונתו של חומר להתמוטט באופן מיידי בהשפעת כוחות חיצוניים ללא עיוות ראשוני. חומרים שבירים כוללים אבנים טבעיות, חומרים קרמיים, זכוכית, ברזל יצוק, בטון וכו'.

עמידות בפני פגיעה היא תכונתו של חומר להתנגד להרס בהשפעת עומסי פגיעה. במהלך ההפעלה של מבנים ומבנים, חומרים בחלק מהמבנים נתונים לעומסים דינמיים (הלם), למשל ביסודות של פטישי זיוף, בונקרים, משטחי כביש. חומרים שבירים אינם עומדים היטב בעומסי זעזועים. קשיות היא תכונתו של חומר להתנגד לחדירת חומר אחר, קשה יותר לתוכו. לתכונה זו חשיבות רבה לחומרים המשמשים בריצוף וריצוף. בנוסף, קשיות החומר משפיעה על מורכבות העיבוד שלו.

ישנן מספר דרכים לקבוע את קשיות החומרים. קשיות העץ והבטון נקבעת על ידי לחיצת כדור פלדה לתוך הדוגמאות. ערך הקשיות נשפט לפי עומק השקע של הכדור או לפי קוטר ההטבעה המתקבלת. הקשיות של חומרי האבן הטבעית נקבעת לפי סולם הקשיות (שיטת Boos), שבה עשרה מינרלים שנבחרו במיוחד מסודרים ברצף כזה שהמינרל הבא לפי הסדר משאיר קו (שריטה) על הקודם, אך אינו מצויר. בפני עצמו (טבלה 3). לדוגמה, אם חומר הבדיקה נשרט על ידי אפטות, ומשאיר סימן (שריטה) על פלורספאר, אזי הקשיות שלו מתאימה ל-4.5.

שחיקה היא תכונתו של חומר לשנות בנפח ובמסה בהשפעת כוחות שחיקה. האפשרות להשתמש בחומר לבניית רצפות, מדרגות, מדרגות, מדרכות וכבישים תלויה בשחיקה. שחיקת החומרים נקבעת במעבדות באמצעות מכונות מיוחדות - עיגולי שחיקה.

בלאי הוא הרס של חומר עקב הפעולה המשולבת של שחיקה והשפעה. גמישות היא תכונתו של חומר להתעוות בעומס ולחזור לצורתו ולגודלו המקוריים לאחר הסרת העומס. המתח הגבוה ביותר שבו לחומר עדיין יש גמישות נקרא הגבול האלסטי. גמישות היא תכונה חיובית של חומרי בניין. דוגמאות לחומרים אלסטיים כוללים גומי, פלדה ועץ.

פלסטיות היא היכולת של חומר לשנות את צורתו ומידותיו בעומס ללא היווצרות של קרעים וסדקים ולשמור על הצורה והממדים שהשתנו לאחר הסרת העומס. תכונה זו היא ההפך מגמישות. דוגמאות לחומרים פלסטיים כוללים עופרת, בצק חימר וביטומן מחומם.

סיכום:

בתנאים מודרניים, כאשר השוק רווי בסחורות, רק אותם מבנים מסחריים פועלים בהצלחה כאשר הסחורות מסוגלות לתפוס בזמן מגמות בשינויים בביקוש, לקבוע את הסיבות להתרחשותן ולהפעיל מיידית אמצעים לשיפור מבנה המבחר והמוצרים. מצב עמדותיה הפרטניות בשוק הצרכני.

מוצרי חוץ-מזון תופסים חלק ניכר בהיקף מחזור הסחורות הכולל, הנקבע, מצד אחד, על פי מגווןם הרחב, ומצד שני, על פי הצורך בשימוש בהם בחיי היום-יום. במהלך העשור האחרון, מגוון הסחורות עודכן משמעותית, הן בשל הגעת מוצרים מיובאים והן בשל מוצרים מודרניים מתוצרת רוסיה.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

300 חומרי בניין וחזיתות מודרניים: - סנט פטרסבורג, אוניקס, 2008 - 128 עמ'.

מדריך למדעי חומרי הבנייה: L. I. Dvorkin, O. L. Dvorkin - Moscow, Infra-Engineering, 2010 - 472 p.

מדריך לחומרי בניין ומוצרים: V. N. Osnovin, L. V. Shulyakov, D. S. Dubyago - St. Petersburg, Phoenix, 2008 - 448 p.

היסודות הפיזיקליים-כימיים של מדע חומרי הבנייה: - סנט פטרסבורג, בית ההוצאה לאור של איגוד אוניברסיטאות הבנייה, 2004 - 192 עמ'.

לכל חומר בניין מספר תכונות המבדילות אותו מחומרים אחרים. מאפיינים כאלה המבדילים בין חומרים זה לזה כוללים: מראה חיצוני, הרכב, מבנה, ספציפי ו משקל נפח, צפיפות, נקבוביות וכו'.
התכונות הטבועות בחומרים בודדים נדונות להלן - במאפיינים של כל חומר בנפרד מובאים כאן גם מושגים על תכונות פיזיקליות ומכאניות של חומרים.

כוח משיכה ספציפי ונפח

משקל הוא כמות של כוח הכבידה, הנמדדת בדרך כלל בגרמים, קילוגרמים או טונות. משקל סגולי הוא משקלו של 1 ס"מ3 של חומר בגרמים, נלקח במצב צפוף לחלוטין.
משקל סגולימים שווה לאחד(1 סמ"ק מים שוקל 1 גרם). המשקל הסגולי של כל שאר החומרים המוצקים, הגרגירים והנוזליים מושווה למשקל המים. המשקל הסגולי של חומרים נקבע במעבדות.
משקל נפחי הוא משקל יחידת נפח של חומר במצבו הטבעי, כלומר יחד עם נקבוביות וחללים. אם יחידת הנפח של חומר היא 1 מ"ק, משקלו מבוטא בטונות, ולכן, המשקל הנפחי נקבע ב-t/m3. כאשר מודדים נפח של חומר בסנטימטר מעוקב, המשקל מבוטא בגרמים, והמשקל הנפחי מבוטא ב-g/cm3.

צפיפות ונקבוביות

צפיפות היא המידה שבה נפח החומר מתמלא בחומר. צפיפות הגוף מבוטאת כאחוז מנפחו הכולל.
יש מעט מאוד חומרים עם צפיפות של 100% (פלדה, קוורץ, זכוכית); הצפיפות של רוב החומרים נמוכה משמעותית מ-100%.
נקבוביות היא המידה שבה נפח החומר מתמלא בנקבוביות. נקבוביות מתבטאת גם כאחוז מהנפח הכולל של חומר זה. לפיכך, האחוז המבטא את הצפיפות והאחוז המבטא את נקבוביות החומר חייבים להסתכם ב-100%. נקבוביות הן תאים סגורים או מחוברים זה לזה בחומר מלא באוויר.
לצפיפות ולנקבוביות יש השפעה רבה על מאפיינים חשובים של חומרים כמו חוזק, ספיגת מים, מוליכות תרמית, עמידות לכפור וכתוצאה מכך, עמידות.

ספיגת מים, שחרור לחות, חדירות מים

ספיגת המים נקבעת על פי יכולתו של חומר לספוג מים. כמות המים הנספגת בנקבוביות החומר, נלקחת כאחוז מהנפח הכולל של החומר, מבטאת את ספיגת המים. כתוצאה מכך, ספיגת המים לא יכולה להיות גדולה מהנקבוביות.
ספיגת מים מפחיתה את חוזק החומר, מפחיתה את עמידות הכפור שלו, מוליכות תרמית וכתוצאה מכך היא תכונה מזיקה לחומרי בניין.
העברת לחות - קצב ייבוש החומרים - תכונה הפוכה מספיגת מים. כאשר החומר מתייבש, עמידותו לכפור, חוזקו ומוליכות תרמית משוחזרים.
חדירות מים היא היכולת של חומר להעביר מים בעובי שלו.
מידת חדירות המים תלויה בנקבוביות החומר ובסוג הנקבוביות: נקבוביות סגורות אינן מאפשרות למים לעבור. ככל שיש יותר נקבוביות וחללים פתוחים בחומר, כך חדירות המים שלו גדולה יותר.

התנגדות לכפור

עמידות לכפור היא היכולת של חומר לעמוד בפני ההשפעות המזיקות של הכפור. עמידות לכפור נקבעת על ידי הקפאה והפשרה לסירוגין של חומר רווי מים.

גמישות, פלסטיות, בהירות

גמישות היא היכולת של חומר ששינה את צורתו בהשפעת עומס לשחזר אותו לאחר הסרת העומס. דוגמה לחומר אלסטי היא הרצועה האלסטית של תלמיד: גומייה כזו ניתנת לקיפול לשניים, אך לאחר שחרורה היא תתיישר לחלוטין.
פלסטיות היא התכונה ההפוכה לגמישות והיא מורכבת ביכולת של חומר לשמור על צורה שהשתנתה בהשפעת עומס לאחר הסרת עומס זה. דוגמה לחומר פלסטי הוא מרק חלונות, שניתן ליצוק בקלות לכל צורה.
שבריריות היא היכולת של חומר לשנות בקלות את צורתו גם בהשפעת עומס קטן. חומר שביר, בניגוד לפלסטיק, ככלל, לא יכול לקבל את הצורה הרצויה, מכיוון שחומר כזה מתמוטט תחת עומס: הוא נשבר לחתיכות או מתפורר. דוגמה לחומר שביר היא זכוכית.

חוזק, קשיות, שחיקה

חוזק הוא היכולת של חומרים להתנגד להרס תחת עומס. חוזק בא לידי ביטוי ביכולת של חומר לעמוד בפני דחיסה, מתיחה, כיפוף, פיתול, גזירה, פגיעות וכו'. החוזק משפיע על יכולתו של חומר לעמוד בפני שחיקה, בליה וכו'.
קשיות היא תכונתו של חומר להתנגד לחדירת גוף אחר לתוכו. יכולת השחיקה שלהם תלויה בקשיות החומרים.
שחיקה היא תכונתו של חומר לאבד חלקיקים זעירים מפני השטח שלו בהשפעת חיכוך נגד גוף אחר. לשחיקה חשיבות רבה לחומרים המשמשים לרצפות ולמדרגות; במיוחד, חומרים המשמשים לצביעת רצפות ומדרגות חייבים להיות בעלי שחיקה נמוכה.

חדירות אוויר, גז ואדים

חדירות אוויר, כמו גם חדירות גז ואדים, מתייחסת ליכולת של חומר להעביר אוויר, גז וקיטור בעוביו.

חסינות לאש

חומרים שאינם עוברים הרס משמעותי בשריפה נקראים עמידים באש. ישנם חומרים עמידים למחצה - לא נשרפים, אלא נהרסים באופן משמעותי בשריפה, חצי דליק - שריפה, אבל בהיותם מוגנים בסביבה מעכבת אש, לא נשרף בלהבה פתוחה, ודליק - שריפה עם להבה פתוחה ומתמוטט במהירות.
חומרים שיכולים לעמוד בחימום עד 1580° למשך זמן משמעותי נקראים חסיני אש.
חומרים שיכולים לעמוד בתנודות טמפרטורה חדות (מעברים מכפור חמור לחום) ללא הרס נקראים עמידים לטמפרטורה.

ספרות בשימוש: V. P. Ivanov. "עבודת ציור, טפט וזכוכית", מ', 1958

מאמרים פופולריים

תקרה - קישוט הבית