Тема 1.2 Химические и физико-химические свойства материалов

К физическим свойствам материалов относят цвет, плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др.

Химические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др.

Весовые характеристики. Вес – это сила, с который материал притягивается землей. Этот показатель измеряется в ньютонах. Основная весовая характеристика материала – масса, являющаяся неизменным его свойством и измеряемая в граммах и килограммах, тоннах.

Для характеристики различий в массе материалов, имеющих одинаковый объем, служит плотность – истинная и средняя.

Истинная плотность p (г/см³, кг/м³) – отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, то есть без пор и пустот:

р = т/V, (2)

где т – масса материалов (г, кг); V – объем в плотном состоянии (см³, м³).

Средняя плотность р _ср (г/см³, кг/м³) – отношение массы материала к его объему в естественном состоянии вместе с возможными порами и пустотами:

Р _ср = т/V. (3)

Массу материала определяют путем взвешивания на весах различного типа.

Для сыпучих материалов определяют насыпную плотность.

Сущность радиоизотопного метода определения средней плотности ряда материалов, например бетона, заключается в измерении величины ослабления или рассеяния гамма-излучения, взаимодействующего с материалом. Этот метод пригоден для определения средней плотности материала в конструкции.

Плотность материала в большой мере влияет на его долговечность. Характерным признаком материалов, у которых средняя плотность равна истинной плотности, является непроницаемость для жидкостей и газов. По современным представлениям, тяжелыми считают материалы со средней плотностью более 2000, легкими – менее 1000 кг/м³.

Средняя плотность материалов непосредственно влияет на эффективность строительства, в том числе на трудоемкость транспортирования и монтажа.

Свойства материалов при действии влаги, воды, замораживания-оттаивания.

Влажность – содержание влаги в материале, отнесенное к массе материала в сухом состоянии, измеряемое в %. Сравнительно простой метод определения влажности связан с высушиванием образцов материала и определением разности массы образца до и после сушки.

Для оперативного контроля влажности материала пользуются кондуктометрическим методом, основанным на зависимости электропроводности от содержания влаги в материале, и более точным емкостным и нейтронными методами. С помощью электронного емкостного влагомера измеряют диэлектрическую проницаемость – электрическую емкость датчика, заполняемого материалом. Нейтронный метод основан на эффекте замещения нейтронов атомами водорода, содержащимися в воде.

Гигроскопичность – способность материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации.

Водопоглощение – способность материала при непосредственном контакте с водой впитывать ее и удерживать. При определении водопоглощения образцы материалов помещают в сосуд, куда постепенно наливают воду через определенные промежутки времени, в зависимости от вида материала. Когда уровень воды будет выше уровня образцов на 10 – 30 мм. Их выдерживают в воде некоторое время и периодически взвешивают. Насыщение образцов водой прекращают через 1, 24, 48 или 56 часов, в зависимости от вида материала или после того, как прекратится прирост массы. Водопоглощение (по массе) в % вычисляют с погрешностью 0,1%:

В _т = [(т ₁ – т) / т ] х 100, (4)

где т – масса образца материала в воздушно-сухом состоянии, т ₁ – масса в водонасыщенном состоянии.

Водостойкость материала характеризуется коэффициентом размягчения К_р – отношением предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии.

Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 см² площади испытуемого материала при постоянном давлении. При определении водопроницаемости измеряется время, в течение которого образец не пропускает воду при постоянном давлении воды, или измеряется гидростатическое давление, которое выдерживает образец материала в течение определенного времени.

Способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий при разности температур на поверхностях, ограничивающих материал, называется теплопроводностью. Это свойство оценивается количеством теплоты, прошедшей в течение 1ч через испытуемый материал толщиной 1м при разнице температур на его противоположных поверхностях в 1^оС. Теплопроводность измеряется коэффициентом l в Вт/(м х ^оС). Теплопроводность материала в конструкциях можно определять методом цилиндрического зонда, основанным на зависимости изменения температуры помещенного в материал нагреваемого зонда от теплопроводности окружающего материала. С известной степенью приближения о теплопроводности каменных материалов можносудить по их плотности, используя формулу В.П. Некрасова:

l = 1,16 0, 0196 + 0,22 d ² – 0,16, (5)

где d – плотность материала по отношению к плотности воды.

Свойства материалов при действии агрессивных веществ.

Коррозионная стойкость – способность материалов сопротивляться действию агрессивных веществ. По механизму коррозионного процесса можно выделить основные виды коррозии: физическая (приводящая к физическому разрушению материала без изменения его химического состава), химическая (определяющая необратимые изменения химического состава материала), физико-химическая (в результате которой происходят физические разрушения материала и изменение его химического состава), электрохимическая (сопровождающаяся изменением химического состава материала в результате возникновения электрического тока на границе его фаз).

Литература: [1], с. 14-34; [4], с. 14-16; [7], с. 10-21;

Дата добавления: 2014-12-08