Тема 1.1 Связь состава, строения и свойств материалов

Свойства – характеристики, проявляющиеся в процессе применения и эксплуатации материалов, исключая их экономические показатели. Свойства можно разделить на две группы: эксплуатационно-технические и эстетические.

Эксплуатационно-технические свойства обеспечивают необходимые защиту, прочность, долговечность здания, сооружения. Эстетические свойства материалов влияют на восприятие среды жизнедеятельности человека, в том числе внешнего вида зданий, сооружений и их интерьеров.

С этими характеристиками структуры связаны показатели всех свойств материалов. Различают три уровня структуры материалов:

макроструктура	микроструктура	молекулярно-ионное
строение, видимое невооруженным глазом	видимое в оптический микроскоп

Виды микроструктуры:

Конгломератная	Ячеистая	Волокнистая	Слоистая	Рыхлозернистые
соединение разнородных веществ, обычно в виде зерен, кусков различных форм и размеров	характеризуется наличием макропор, у мелкопористых большинство ячеек гораздо меньше размеров (менее 1 мм).	присуща материалам с природными или искусственными волокнами, расположенными в одном определенном направлении.	предполагает наличие нескольких, в том числе разнородных, слоев	(порошкообразные) структуры состоят из большого количества не связанных зерен или мелких частиц.

По микроструктуре выделяют кристаллические и аморфные материалы. Особенностью кристаллической структуры является определенная геометрическая форма модификаций кристаллов и известная температура плавления при постоянном давлении.

Подавляющее большинство современных материалов, кроме жестко-вязкого (твердого) вещества, содержат в структуре поры – промежутки, полости, ячейки. Их количество и характер (размеры, распределение, открытые или закрытые) влияют на другие эксплуатационно-технические свойства. Поэтому пористость – важный и определяющий показатель структуры. Экспериментальный метод определения величины пористости основан на замещении порового пространства в материале сжиженным гелием или другой средой. Экспериментально-расчетный метод определения пористости, %, связан с известными значениями плотности p и средней плотности p _ср материала:

П = (1 – p/p _ср) х 100 (%). (1)

В зависимости от показателя пористости различают низкопористые (менее 30%), среднепористые (от 30 до 50%) и высокопористые (более 50%) материалы. Большое значение для практической службы материала имеет характер пористости, для определения которого используются следующие методы. При проведении оптических измерений фиксируют линейные размеры сечений частиц и пор в плоскости среза материала и вычисляют параметры структуры (метод микроскопического количественного анализа). Фотометрические оптические измерения связаны с определением величины отраженного светового потока (который с помощью фотоэлемента преобразуется в электрические импульсы) от поверхности образца материала. Для определения характера пористости применяют также метод ртутной порометрии, который основан на вдавливании ртути в поры образцов материалов. В основу метода десорбции жидкостей положена определенная зависимость между кинетикой испарения (десорбции) жидкости и размером капилляров образца материала, насыщенного данной жидкостью. Принцип определения характера пористости по методу молекулярных щупов связан со способностью известных веществ, называемых молекулярными щупами, адсорбироваться в порах материала. Щуп проникает в те поры, диаметр которых больше размера его молекулы. В основу метода просасывания воздуха положено определение удельной поверхности образцов исследуемого материала и пересчет полученной величины на средний диаметр пор. Между упомянутой поверхностью, объемом и диаметром пор существует определенная зависимость. Определение сквозной пористости заключается в измерении электропроводности образцов материала, насыщенных электролитом. Для определения наименьшего сечения капилляров применяют метод, основанный на продавливании жидкости через образец материала, насыщенного другой жидкостью, не смешивающейся с первой. Расчеты производят на основании определенной зависимости: чем меньше радиус капилляра, тем больше давление необходимо приложить для выдавливания из него жидкости. Механический метод основан на дроблении образцов материала до определенных фракций и последующем определении их удельных объемов. При этом основываются на следующих предпосылках: частицы не могут иметь поры, по размеру превышающие частицу; возможно, что частицы будут содержать некоторые поры малых размеров.

Литература: [1], с. 14 – 34; [4], с. 4 – 13; [9], с. 41 – 42.

Дата добавления: 2014-12-08