Właściwości materiałów budowlanych

1Właściwości materiałów budowlanych: Właściwości związane z masą i teksturą: Ciężar właściwy (gęstość)-ciężar właściwyw jest to ciężar jednostki objętości materiału Va bez uwzględnienia porów , wyrażony w G/cm3 lub kG/m3 , natomiast gęstość materiału Q określa się stosunkiem masy materiału do jego objętości bez porów . w = G/Va = Qgz (pomiary w piknometrze lub objętościomierzu Le Chateliera ) . Ciężar objętościowy(gęstość pozorna)-(w stanie naturalnym) ciężar jednostki objętości badanego materiału wysuszonego do stałego ciężaru wraz ze znajdującymi się w nim porami , oznaczanie ciężaru próbek o kształcie nieregularnym odbywa się metodą hydrostatyczną 0 = G/Vn G-sucha próbka , Vn- objętość próbki w stanie naturalnym . Ciężar nasypowy- ciężar jednostki objętości materiałów sypkich w stanie luźnym , do badań stosuje się objętościomierz . Szczelność i porowatość- S określa się stosunkiem ciężaru objętościowego 0 materiału do jego ciężaru właściwego γw lub stosunkiem gęstości pozornej Qp do gęstości materiału S=γ0/γw= Qp/Q , porowatość p materiału oznacza , jaką część całkowitej objętości w procentach stanowią pory p=(γw-γ0)/γw100%
Wilgotność-określa się stosunkiem ciężaru wody zawartej w badanym materiale do jego ciężaru w stanie suchym w=(Gw – Gs)/Gs100% Gw-ciężar badanego materiału w stanie wilgotnym Gs- ... w stanie suchym w temp. 105-110C . Nasiąkliwość- zdolność pochłaniania wody przez materiał przy ciśnieniu atmosferycznym i jest jednym z decydujących czynników świadczącym o przydatności materiałów do celów budowlanych . Zależy od szczelności materiału , rodzaju porów oraz ich wielkości . Im większa szczelność i więcej zamkniętych porów , tym bardziej materiał jest odporny na działanie czynników atmosferycznych . Rozróżnia się : nasiąkliwość wagową , objętościową , względ-ną Wagowa- stosunek ciężaru wody pochłoniętej przez próbkę materiału o ciężarze Gn , badanego pod ciśnieniem atmosferycznym , do cię-żaru próbki w stanie suchym Gs n=(Gn-Gs)/Gs100% Objętościowa – stosunek objętości wody pobranej przez badany materiał do objętości tego materiału w stanie suchym n0=(Gn-Gs)/V100% , Gn- ciężar próbki nasyconej wodą bez gotowania , Gs- ciężar próbki wysuszonej do stałego ciężaru , V- objętość próbki , n0max- gdy próbka nasycona w próżni lub przez dłuższy czas znajduje się we wrzącej wodzie , Względna – stosunek nasiąkliwości objętościowej próbki po gotowaniu n0g do jej porowatości p nwz = nog/p . Właściwości związane z występowa-niem wody w materiale: Sorpcja- zjawisko kompleksowe charakteryzujące się zdolnością pochłaniania przez materiały pewnego czynnika np.: pary wodnej znajdującej się w powietrzu . Rozróżniamy dwa rodzaje sorpcji: adsorpcję i absorpcję : Adsorpcja- zjawisko pochłaniania par pewnego czynnika przez powierzchnię materiału i jego pory, wywołane uderzeniami molekuł pary o powierzchnię materiału . Absorpcja- zjawisko przenikania par pewnego czynnika w masę sorbentu . Materiały organiczne cechuje większa sorpcyjność niż materiały nie orga-niczne . Higroskopijność- zdolność szybkiego wchłaniania z powietrza pary wodnej i pary cieczy . Dzięki tej właściwości wilgotność mate-riału jest zwykle większa niż wilgotność otoczenia , ponieważ materiały zawierają zwilżalne kapilary , które łatwo nasycają się wilgocią . Temperatura oraz wilgotność względna materiału wpływają na stopień wchłaniania pary . Higroskopijność powoduje zmianę wymiarów lub postaci materiału (cement , drewno , gips) . Kapilarność-zawilgocenie materiału następuje wskutek włoskowatego podciągania wody przez kapilary przy zetknięciu się z wodą lub inną cieczą . Kapilarność występuje szczególnie wyraźnie w materiałach o strukturze mikroporowatej z otwartymi porami .
Przesiąkliwość- rodzaj zawilgocenia występujący w materiale pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego . Obserwuje się je w ścianach zbiorników na ciecze . Stopień przesiąkliwości mierzy się ilością wody przechodzącej przez 1cm2 próbki w ciągu 1h przy stałym ciśnieniu .
Stopień nasycenia- ma znaczenie dla materiałów podlegających działaniu mrozu. Gdy stopień nasycenia jest duży (powyżej 85%) wówczas woda , która przeniknęła do porów , nie mogąc się w nich pomieścić po zamarznięciu , rozsadza tworzywo k= no/nomax . Współczynnik roz-miękczania- k , cecha charakteryzująca przydatność materiału w różnych warunkach wilgotnościowych . Określa się go stosunkiem wytrzy-małości na ściskanie materiału nasyconego wodą Rn do wytrzymałości na ściskanie materiału w stanie suchym Rs k=Rn/Rs , materiały o war-tości k< 0,8 nie mogą być stosowane w miejscach narażonych na działanie wilgoci . Zdolność odparowania- określa się czasem zużytym do wysuszenia nasyconego wilgocią materiału dla osiągnięcia ciężaru stałego . Badania przeprowadza się w eksykatorze (naczynie szklane ,wypełnione w dolnej części kwasem siarkowym) . Infiltracja- powietrza , zjawisko polegające na przepuszczaniu powietrza lub gazu przez masę materiału . Zwiększenie zawilgocenia zmniejsza zdolność infiltracji . Zjawisko to związana jest z porowatością materiału i ma wpływ na naturalną wentylację pomieszczeń oraz na przenikanie dźwięków przez przegrody wykonane z tych materiałów . Właściwości związane ze zjawiskiem ciepła : Rozszerzalność cieplna- pod wpływem zmian temperatury zmieniają się właściwości materiału . Zmieniają się jego wymiary liniowe i objętość . Przewodność cieplna- cecha charakteryzująca zdolność danego materiału do przewodzenia ciepła od jednej po-wierzchni do drugiej ; jest ona określana współczynnikiem przewodności cieplnej  . Współczynnik ten zależy od wilgotności , temperatury, porowatości , struktury materiału i składu chemicznego . Pojemność cieplna-właściwość materiału polegająca na zdolności pochłaniania mniejszej lub większej ilości ciepła Q przy jego nagrzaniu tj. ogrzaniu materiału o temperaturze t1 do temperatury t2
Q=c(t2-t1)G c- ciepło właściwe , G- ciężar próbki . Ciepło właściwe- wyraża się ilością kcal potrzebnych do ogrzania 1kg tworzywa i pod-niesienia jego temperatury o 1C. Im większe ciepło właściwe ma np.: tworzywo ścian , tym więcej ciepła mogą one zmagazynować w cza-sie ogrzewania i tym dłużej przechowują je po przerwaniu ogrzewania . c=Q/G(t2-t1) G- ciężar materiału Q- ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała od t1 do t2 . Żaroodporność- odporność materiału na działanie wysokich lub podwyższonych temperatur(50 do 350C) , przy którym następujące po sobie zmiany temp. powtarzają się okresowo . Materiały narażone są na korozyjne działanie gazów spalinowych i ognia i zachodzi potrzeba określenia granicznych temperatur , w których będą one spełniały przeznaczone im zadania ( ceramika , betony , stal)
Żarowytrzymałość- cecha materiału charakteryzująca się tym , że zachowuje on pierwotne swe właściwości w wysokich lub podwyższonych temperaturach . Odporność na zamrażanie- zdolność materiału nasyconego wodą do przeciwstawiania się zniszczeniu jego struktury przy wielokrotnych cyklach zamrażania i odmrażania bez widocznych skutków rozmrażania go przez zamarzniętą wodę i znaczniejszego obniże-nia wytrzymałości . Zamarznięcia w porach materiałów woda zwiększa swą objętość o ok. 10% i może powodować pęknięcie lub odkrusze-nie się ich części . W celu sprawdzenia zmian wytrzymałościowych poddaje się próbki badaniom na ściskanie , a wyniki porównuje się z wy-trzymałością próbek w stanie suchym nie zamrożonym s=(Gn-G2)/Gs*100% Gs- ciężar próbki wysuszonej , Gn- c. P. nasyconej wodą , G2- c. P. nasyconej wodą po jej badaniu na zamrażanie . Skurcz- zjawisko występujące albo przy wysychaniu wilgotnego materiału , albo przy twardnieniu betonu, gipsu, zapraw itp. Skurcz występuje przy oziębianiu materiałów organicznych i nie organicznych . Cechy mechaniczne : Wytrzymałość mechaniczna- opór stawiany przez materiał zniszczeniu jego struktury pod działanie obciążenia . Wytrzymałość na ściskanie- Kc= P/F [N/m2] , wytrzymałość na rozciąganie Kr= P/F , Wytrzymałość na zginanie- Rg= M/W M- mom. zginający , W- wskaźnik wytrzyma-łości , Sprężystość- zdolność ciała do przyjmowania pierwotnej postaci o tych samych wymiarach po usunięciu obciążenia , pomimo że pod obciążeniem zmieniało ono swój kształt . Sprężyste właściwości charakteryzuje współczynnik sprężystości E . Plastyczność- zdolność mate-riału do zachowania odkształceń tj. do zachowania trwałych zmian w jego postaci pomimo usunięcia sił , które odkształcenia te spowodowa-ły . Pełzanie- zjawisko wywierające znaczny wpływ na wytrzymałość materiału , charakteryzujące się nieprzerwanym wzrostem odkształceń plastycznych przy niezmiennym obciążeniu . Wielkość pełzania zależy od struktury , wieku materiału i od działania obciążenia . Relaksacja- zjawisko związane z pełzaniem , charakteryzujące się spadkiem naprężeń przy stałym odkształceniu . Ciągliwość- charakteryzuje się tym , że materiały nie wykazują zniszczenia przy znacznym odkształceniu plastycznym . Kruchość-Przeciwieństwo ciągliwości i charakteryzuje się tym , że materiał ulega nagłemu zniszczeniu bez wyraźnych odkształceń poprzedzających zniszczenie materiału . Określa się je stosunkiem wytrzymałości na rozrywanie do wytrzymałości na ściskanie . Gdy stosunek ten jest <1>