Permeabilità al suolo

La capacità del materiale di passare l'acqua sotto pressione. La caratteristica della permeabilità all'acqua è la quantità di acqua che è passata all'interno di 1 secondo attraverso 1 m2 della superficie del materiale ad una pressione di 1 MPa. I materiali densi (acciaio, vetro, la maggior parte delle materie plastiche) sono impermeabili. Il metodo per determinare la permeabilità dipende dal tipo di materiale da costruzione. La permeabilità dipende direttamente dalla densità e dalla struttura del materiale - più sono i pori nel materiale e più grandi sono, maggiore è la permeabilità. Quando si scelgono coperture e materiali idraulici, spesso non viene valutata la permeabilità all'acqua, bensì la resistenza all'acqua caratterizzata da un periodo di tempo dopo il quale compaiono segni di infiltrazioni d'acqua sotto una certa pressione o pressione dell'acqua limitante a cui l'acqua non passa attraverso il campione.

La capacità del materiale per lungo tempo di sopportare ripetuti inumidimenti e asciugature sistematiche senza significative deformazioni e perdita di resistenza meccanica. Un cambiamento di umidità in molti materiali causa un cambiamento nel loro volume - si gonfiano quando sono bagnati, si restringono dopo essiccazione, crepe, ecc. Diversi materiali si comportano diversamente in relazione agli effetti dell'umidità variabile. Il calcestruzzo, per esempio, a umidità variabile è soggetto a distruzione, poiché la pietra cementizia si restringe quando si asciuga e l'aggregato reagisce a malapena - di conseguenza, si verifica uno stress da trazione, la pietra di cemento si stacca dall'aggregato. Per migliorare la resistenza all'aria dei materiali da costruzione utilizzati additivi idrofobici.

Il cambiamento delle dimensioni e del volume del materiale quando cambia l'umidità. Riducendo le dimensioni e il volume del materiale durante l'essiccazione si parla di restringimento o restringimento, e l'aumento è il gonfiore.

Il restringimento si verifica e aumenta come conseguenza della riduzione degli strati d'acqua che circondano le particelle del materiale e dell'azione delle forze capillari interne, che tendono a riunire le particelle del materiale. Il gonfiore è dovuto al fatto che le molecole d'acqua polare, penetrando tra particelle o fibre, addensano i loro gusci idratati. I materiali altamente porosi e fibrosi che assorbono molta acqua sono caratterizzati da un elevato restringimento (ad esempio, cemento cellulare 1-3 mm / m, calcestruzzo pesante 0,3-0,7 mm / m, granito 0,02-0,06 mm / m mattone ceramico 0,03-0,1 mm / m.

Anche la composizione minerale delle rocce ignee è diversa: feldspati, quarzi, anfiboli, pirosseni, mica e, in misura minore, olivina, nefelina, leucite, magnetite, apatite e altri minerali.

I minerali che formano roccia delle rocce ignee, che rappresentano circa il 99% della loro composizione totale, comprendono: quarzo, feldspati di potassio, plagioclasio, leucite, nefelina, pirosseni, anfiboli, mica, olivina, ecc. Tra i minerali accessori dovrebbero essere menzionati: zircone, apatite, rutilo, monazite, ilmenite, cromite, titanite, ortite e altri; a volte ci sono anche minerali (magnetite, cromite, pirite, pirrotite, ecc.). Ci sono anche elementi di impurità che sono presenti nelle rocce in quantità molto piccole (centesimi di un percento): litio, berillio, boro, stagno, rame, cromo, nichel, cloro, fluoro, ecc.

Per origine, i minerali delle rocce ignee sono divisi in primari, formati come risultato della cristallizzazione del magma stesso e secondario, formato come risultato della loro ulteriore trasformazione, a causa dei processi di formazione minerale secondaria: sericitizzazione, caolinizzazione, cloritizzazione, serpentinizzazione, ecc. Sotto l'influenza di questi processi varie sostanze chimiche le reazioni, in particolare, i plagioclasici vengono convertiti in sierotite, zeolite; pirosseni e anfiboli passano in clorite, epidoto.

Anche la composizione di minerali di colore scuro ha una grande importanza nella classificazione. Quindi, l'olivina è un minerale non saturo di silice, che si trova principalmente nelle rocce ultrabasiche. Nelle razze medie, l'orneblenda è solitamente presente e nelle rocce acide - la biotite. Le rocce alcaline sono caratterizzate dalla presenza di anfiboli.

Il contenuto e la composizione dei minerali salici, in particolare il feldspato, svolgono un ruolo altrettanto importante nella classificazione di quelli magmatici. Pertanto, la composizione di plagioclasio corrisponde a un gruppo di rocce definite dall'acidità: le rocce ultrabasiche non contengono i plagioclasi tra i minerali principali, le rocce basiche contengono i plagioclasi basici (ricchi di calcio), le rocce medie contengono i plagioclasi medi (sodio-calcio) e le rocce acide sono acide ( calcio) plagioclasio. Il quarzo è un minerale tipico delle rocce acide, sebbene possa essere presente in rocce medie e basiche. Si forma quando il contenuto di SiO2 nel magma supera quello che deve unirsi ai metalli per formare silicati. Allo stesso tempo, il quarzo non si verifica (con rare eccezioni) nelle rocce ignee insieme all'olivina, il quarzo e la nefelina non si verificano nella stessa roccia.

La presenza di olivina nella roccia indica che la roccia è sottosatura di silice. Questo minerale viene rilasciato solo da magmi in cui il contenuto di questo ossido non è sufficiente per formare pirosseni. Altrimenti, l'olivina non si forma, poiché con una quantità sufficiente di silice fusa, l'olivina si trasforma in enstatite:

Mg2SiO4 + SiO2 = Mg2Si2O6

(minerale insaturo) (minerale saturo)

Allo stesso modo, si forma la nefelina, che è presente solo in rocce alcaline, insature con silice. Nel caso della saturazione del magma con silice invece di nefelina, si formano albite:

NaAlSiO4 + 2SiO2 = NaAlSi3O8

(minerale insaturo) (minerale saturo)

Tuttavia, due concetti non dovrebbero essere confusi: il contenuto di SiO2 nella roccia e la saturazione della sua composizione con questo ossido. Quest'ultimo dipende sia dalla percentuale di silice, sia da quale base e in quale quantità relativa nella roccia. Infatti, le rocce ultrabasiche sono insature con silice (indicata dalla presenza di olivina), e l'acido supersaturo con questo ossido (questo è evidente dalla presenza di quarzo), ma le rocce di base che sono abbastanza povere per la silice non sono sempre insaturi per loro. Le differenze ricche di silice (quindi, non contenenti olivina e nefelina) si trovano spesso tra le principali e tipiche per rocce medie.

Va notato che le caratteristiche generali della composizione del materiale sono già evidenti con una familiarità macroscopica con la roccia. Allo stesso tempo, a volte l'insufficienza del metodo macroscopico è ovvia, dal momento che, utilizzandolo, il ricercatore non può dare una definizione esatta del nome della roccia, dal momento che la composizione dei plagioclasi che lo compongono e le caratteristiche della composizione dei minerali di colore scuro sono sconosciute.

I leganti di gesso sono materiali ottenuti utilizzando materie prime contenenti solfato di calcio. Il più delle volte si tratta di gesso naturale CaSO4 · 2H2O e anidrite CaSO4, meno spesso - alcuni sottoprodotti dell'industria chimica (fosfo-gesso, borogip).

Build Mat / 3 Proprietà dei materiali in relazione all'azione dell'acqua

3 Proprietà dei materiali in relazione all'azione dell'acqua. Umidità, assorbimento d'acqua.........

Umidità: il contenuto di umidità del materiale, riferito alla massa del materiale allo stato secco, misurato in%. Umidità elevata: oltre il 20%, bassa, meno del 5%. Igroscopicità: la capacità di un materiale di assorbire il vapore acqueo dall'aria (alla sua elevata umidità) e mantenerli a causa della condensazione capillare. L'igroscopicità del materiale dipende dalle caratteristiche della sua struttura, principalmente dal numero e dalla natura dei pori e dei capillari. Assorbimento d'acqua: la capacità di un materiale di assorbirlo e trattenerlo direttamente a diretto contatto con l'acqua. L'assorbimento d'acqua dipende dalle caratteristiche della struttura. Il materiale assorbe più del 20% di acqua in peso è un alto tasso, meno del 5% è basso. L'assorbimento d'acqua approssimativo (in peso) del legno può raggiungere il 150%, il mattone ceramico 12, il cemento pesante o il linoleum 3, il granito 0,5%. I materiali in acciaio e vetro non assorbono acqua. La resistenza all'acqua è caratterizzata da un coefficiente di ammorbidimento (Kr) - il rapporto tra la resistenza alla compressione di un materiale saturo di acqua e la resistenza alla compressione di un materiale allo stato secco. Materiali densi che assorbono poca acqua, sono resistenti. La permeabilità è la capacità di un materiale di passare l'acqua sotto pressione. Il grado di permeabilità del materiale è correlato alla natura della sua struttura. La quantità di permeabilità all'acqua è caratterizzata dalla quantità di acqua che è passata nell'arco di un'ora attraverso 1 cmq di area del materiale di prova a pressione costante. Particolarmente importante è la prova dell'acqua. per coperture e materiali impermeabilizzanti. I materiali sono particolarmente densi, cioè in cui la densità media è uguale alla densità reale (vetro o metalli), impermeabile. Un aumento del contenuto di umidità di molti materiali ha un effetto negativo sulle loro caratteristiche fisiche e meccaniche. Un certo numero di materiali (legno, cemento, ecc.) Aumentano il loro volume quando vengono inumiditi, con conseguente restringimento dell'essiccazione. La bagnatura e l'asciugatura sistematiche possono causare tensioni alternate nel materiale e, nel tempo, portare alla perdita della sua forza e distruzione.

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1 Proprietà di base dei materiali da costruzione

1.1 Informazioni generali

Nella costruzione utilizzata una varietà di materiali naturali e artificiali. Durante il funzionamento, sono esposti all'ambiente - fattori fisici, meccanici, chimici che possono modificare le loro proprietà tecniche. È possibile progettare e costruire una struttura durevole e costruire solo se si conoscono le proprietà dei materiali utilizzati e il loro uso corretto.

Nel loro lavoro, le organizzazioni di progettazione e costruzione della Bielorussia sono guidate dai documenti normativi dell'URSS, dei paesi della CSI e della Bielorussia: documenti normativi interstatali: codici di costruzione e regolamenti (SNiP), codici di costruzione (SN), standard interstatali (GOST), standard industriali; documenti normativi della Repubblica di Bielorussia: regolamenti edilizi della Repubblica di Bielorussia (BNS), norme statali della Repubblica di Belarus (STB), che disciplinano i documenti del Ministero dell'edilizia e dell'architettura della Repubblica di Bielorussia (RDS, RD RB); documenti di settore: condizioni tecniche (TU), codici di costruzione dipartimentale (VSN); documenti governativi (PD), norme tecnologiche (TN); raccomandazioni, regolamenti e altri documenti.

Le proprietà più importanti caratteristiche di tutti i materiali sono fisiche, chimiche, meccaniche, tecnologiche, operative, ambientali.

Questa sezione elenca le proprietà tipiche della maggior parte dei materiali. Proprietà separate caratteristiche di determinati gruppi di materiali sono elencati nelle sezioni pertinenti.

1.2 Proprietà fisiche

Le proprietà fisiche determinano lo stato fisico del materiale. Questi includono le caratteristiche delle strutture e della massa, il rapporto tra il materiale e gli effetti di acqua, calore, fuoco, resistenza alle radiazioni.

La vera densità ρi è la massa per unità di volume di un materiale assolutamente denso, cioè E. Senza pori. È calcolato in kg / m3, kg / dm3 o g / cm3 utilizzando la formula

dove m è la massa del materiale kg, g; Vun - il volume del materiale in uno stato denso,

m 3, dm 3, cm 3..

La vera densità della maggior parte dei materiali da costruzione minerali, naturali e artificiali è 2,4-3,1 g / cm 3, organica (legno, bitume, plastica) è 1,0-1,6 g / cm 3.

Densità media ρcon - massa per unità di volume di materiale nel suo stato naturale, cioè con pori. Può essere un materiale secco, in uno stato di naturale o altra umidità, specificato nello standard. La densità media in kg / m 3, kg / dm 3, g / cm 3 è calcolata dalla formula

dove m è la massa del materiale, kg, g; V è il volume di materiale, m 3, dm 3, cm 3.

La densità media dei materiali varia su un ampio intervallo. Pertanto, una plastica porosa può avere una densità media di 10 kg / m 3 e acciaio - 7850 kg / m 3.

Densità apparente ρn - massa per unità di volume di materiale sfuso. È determinato per pietrisco, ghiaia, sabbia, cemento, ecc. La densità apparente, kg / m 3, kg / dm 3, g / cm 3, è calcolata dalla formula

dove m è la massa del materiale sfuso, kg, g; V è il volume di materiale sfuso, m 3, dm 3, cm 3. Il volume include pori direttamente nel materiale e vuoti tra i grani.

La densità media e alla rinfusa della maggior parte dei materiali è solitamente inferiore alla loro densità reale. I materiali separati, come acciaio, vetro, bitume e liquido, hanno quasi la stessa densità reale e media.

La densità media e la massa dei materiali è necessaria per determinare la massa degli elementi strutturali di edifici e strutture nel calcolo della loro resistenza, durante il caricamento di veicoli, il calcolo di magazzini e attrezzature di sollevamento.

La densità relativa d è il rapporto tra la densità media di un materiale e la densità di una sostanza standard. L'acqua viene assunta come sostanza standard ad una temperatura di 4 ° С, con una densità di 1000 kg / m 3. La densità relativa (quantità senza dimensioni) è determinata dalla formula

Porosità P - il grado di riempire il volume di materiale con i pori. Calcolato come percentuale della formula

dove ρcon, ρe - densità media e vera del materiale.

Per i materiali da costruzione, la porosità varia dallo 0 al 90%.

Per materiali sfusi, viene determinata la vacuità (porosità intergranulare).

Vero, la densità media e la porosità dei materiali sono quantità correlate. Essi dipendono dalla forza, dalla conduttività termica, dalla resistenza al gelo, dalla resistenza all'acqua e da altre proprietà dei materiali. I loro valori approssimativi per i materiali più comuni sono riportati nella tabella 1.1.

Tabella 1.1 - Proprietà fisiche dei materiali

Densità, g / cm 3

Umidità W è il contenuto di acqua del materiale al momento. È determinato dal rapporto tra la massa d'acqua contenuta nel materiale al momento del campionamento per l'analisi della massa di materiale secco. Calcolato come percentuale della formula

dove mnel, mcon - massa di materiali bagnati e asciutti,

La resistenza all'acqua è la capacità dei materiali di mantenere la loro forza quando sono saturi d'acqua. È stimato dal coefficiente di addolcimento Kpostato, che è uguale al rapporto tra la forza del materiale in compressione in uno stato saturo di acqua R, MPa, alla resistenza a trazione di un materiale secco Rcon, MPa:

Per materiali diversipostato = 0... 1. Quindi, una volta bagnato, l'argilla non ha forza, la sua Kpostato = 0. Metalli, il vetro conserva completamente la forza in acqua, per loro Kpostato = 1. I materiali da costruzione con un coefficiente di ammorbidimento inferiore a 0,8 non sono utilizzati in un ambiente umido.

Igroscopicità: la capacità dei materiali di assorbire il vapore acqueo dall'aria ambiente e condensare nei capillari. È espresso in percentuale come il rapporto tra la massa d'acqua assorbita dal materiale (assorbimento) e la massa di materiale secco con un'umidità relativa del 100% e una temperatura di 20 ° C.

Se l'acqua assorbita interagisce chimicamente con il materiale, allora questo processo è chiamato chemisorbimento.

L'igroscopicità dipende dalla natura dei materiali. Alcuni di essi, come il legno, attraggono attivamente le molecole d'acqua. Sono chiamati idrofili. Altri, come il bitume, non sono stati bagnati con acqua. Sono chiamati idrofobi. Rendere il materiale idrorepellente migliora le sue proprietà.

Umidità: la capacità dei materiali di rilasciare acqua nell'aria circostante. È caratterizzato da un tasso di essiccazione, che è determinato dalla quantità di acqua erogata dal materiale al giorno, con un'umidità relativa del 60% e una temperatura di 20 ° C. L'acqua evapora allo stato del materiale fino a quando non si stabilisce un equilibrio tra la sua umidità e l'umidità dell'aria circostante, cioè il materiale raggiunge uno stato secco all'aria.

La velocità di asciugatura è di importanza pratica per i blocchetti delle pareti, pannelli. intonaco bagnato, ecc. Disegni con ritardi di umidità elevati lavori di finitura.

Assorbimento d'acqua - la capacità dei materiali di assorbire e trattenere l'acqua nei loro pori. È diviso in assorbimento d'acqua per peso e volume.

Assorbimento d'acqua in peso Wm, % uguale al rapporto tra la massa d'acqua assorbita dal campione e la massa del campione secco.

Assorbimento d'acqua in volume Wsu, % è uguale al rapporto tra la massa d'acqua assorbita dal campione e il volume del campione.

Sono determinati dalle seguenti formule:

dove mnel - massa del campione, saturo di acqua, g; mcon - massa del campione, essiccata a peso costante, g; V è il volume del campione, cm 3.

Esiste la seguente relazione tra l'assorbimento d'acqua in massa e il volume:

dove dcon - la densità relativa del materiale.

L'assorbimento d'acqua è sempre inferiore alla porosità, poiché i pori non sono completamente riempiti d'acqua.

I materiali allo stato umido modificano le loro proprietà. Aumenta la densità media, diminuisce la forza, aumenta la conduttività termica.

La resistenza all'aria è la capacità di un materiale di non modificare le sue proprietà per un lungo periodo durante l'inumidimento e l'asciugatura periodici igroscopici. Un cambiamento di umidità porta a gonfiore e restringimento del materiale e, nel tempo, alla sua distruzione. La resistenza all'aria dei materiali igroscopici aumenta la loro idrofobizzazione superficiale, l'introduzione di additivi idrofobici nella fabbricazione.

Inumidimento e diffusione capillari. Inumidimento capillare si verifica a causa della capacità di acqua di salire attraverso i capillari ad un'altezza. L'altezza di sollevamento dipende dalla finezza dei capillari e dal grado di bagnabilità delle loro pareti. Per la muratura, può essere più di un metro.

Nei materiali è possibile la diffusione dell'acqua, che si sposta da luoghi con maggiore umidità a luoghi con meno umidità ed è uniformemente distribuita su tutto il volume.

Per proteggere dall'umidificazione dei capillari e dalla diffusione dell'acqua, le strutture sono protette con materiali impermeabili. Ad esempio, tra la fondazione dell'edificio e la parete è prevista l'impermeabilizzazione.

Permeabilità: la capacità dei materiali di passare l'acqua sotto pressione. È caratterizzato da un coefficiente di filtrazione dif, m / h, che è uguale alla quantità di acqua Vnel, m 3 passando attraverso il materiale con un'area di S = 1 m 2, con uno spessore di α = 1 m nel tempo τ = 1 h con una differenza di pressione idrostatica ρ1 - ρ 2 = 1 m colonna d'acqua:

La caratteristica inversa della permeabilità è la tenuta all'acqua - la capacità di un materiale di non passare l'acqua sotto pressione.

La permeabilità del materiale dipende dalla sua porosità e dalla natura dei pori. La permeabilità all'acqua si incontra durante la costruzione di strutture idrauliche, gallerie e serbatoi d'acqua.

Permeabilità - capacità dei materiali permeabili al vapore acqueo attraverso il suo spessore. Essa è caratterizzata da un coefficiente di permeabilità al vapore μ, g / (m · h · Pa), che è uguale alla quantità di vapore acqueo in grammi Vρ (V - quantità di vapore in cm 3; ρ - densità media di vapore in g / cm 3) passante attraverso le α spessore del materiale m = 1, S = superficie di 1 m 2 per un tempo τ = 1 ora ad una differenza di pressione parziale p1 - p2 = 133,3 Pa,

Quando le pareti e i rivestimenti sono inumiditi, le loro proprietà di schermatura del calore si deteriorano, la distruzione si verifica durante il congelamento.

Le custodie in ambienti con elevata umidità dovrebbero essere protette dalla penetrazione di vapore da materiali a prova di vapore. Nei solai del sottotetto, la barriera al vapore sulle solette è spesso realizzata in materiale di copertura con un basso coefficiente di permeabilità al vapore.

Traspirazione - capacità materiale di recinzione edifici pro air-soffiare attraverso il suo spessore. Si caratterizza per il coefficiente di permeabilità all'aria i, g / (m · h · Pa), che è uguale alla quantità di aria in grammi Vρ (V - volume d'aria in cm 3; ρ - densità media dell'aria in g / cm 3, passando attraverso il materiale del contenitore di spessore δ m = 1, S = superficie di 1 m 2, per il tempo τ = 1 ora ad una differenza di pressione parziale p1 - p2 = 133,3 Pa.

L'aria penetra nella direzione da una pressione più alta a una pressione più bassa. Questo fenomeno è chiamato filtraggio. La filtrazione dall'aria esterna della recinzione nella stanza è chiamata infiltrazione, e dalla stanza verso l'esterno è chiamata esfiltrazione.

La traspirabilità fornisce la ventilazione naturale delle stanze. Questo è uno sviluppo positivo. In inverno, l'infiltrazione porta alla perdita di calore. Questo si manifesta nella sua proprietà negativa.

Resistenza agli agenti atmosferici - la capacità dei materiali durante il funzionamento di mantenere le loro proprietà originali dopo un'esposizione prolungata a fattori atmosferici (fluttuazioni di temperatura, radiazione solare, aria, umidità).

Resistenza al gelo - la capacità dei materiali in uno stato saturo di acqua di non collassare durante il congelamento e lo scongelamento ripetuti alternati.

La distruzione è dovuta al fatto che il volume d'acqua durante il passaggio al ghiaccio aumenta del 9%. La pressione del ghiaccio sulle pareti dei pori provoca forze di trazione nel materiale.

La resistenza al gelo dei materiali dipende dalla loro densità e dal grado di riempimento dei pori con l'acqua.

Spesso ci sono casi di insufficienza da una mancanza di resistenza al gelo di pietre di confine in calcestruzzo, di cemento strade, aree concrete di appoggi livello dell'acqua variabili e strutture idrauliche.

Conduttività termica: la capacità dei materiali di condurre il calore. trasferimento di calore si verifica a causa di differenze di temperatura tra le superfici che delimitano materiale. Il λ conducibilità termica, W / (m ∙ ° C), pari alla quantità di calore Q, J, passando attraverso lo spessore del materiale δ = 1 m S = superficie di 1 m 2 in un tempo τ = 1 ora ad una differenza di temperatura tra le superfici di T1 - T2 = 1 ° C;

La conducibilità termica dei materiali dipende dalla loro densità media, composizione chimica, struttura, natura dei pori, umidità e temperatura.

L'effetto più significativo sulla conducibilità termica del materiale ha una densità media. Ad una certa densità media, utilizzando la seguente formula può essere provvisoriamente calcolare la conducibilità termica, λ, W / (m · ° C) in materia asciugare

λ = 1,163 · (√ 0,0196 + 0,22ρ 2 con - 0.16).

Questa formula dà risultati soddisfacenti con una densità media di materiali da 2500 a 2700 kg / m 3.

Aumenta significativamente la conduttività termica dei materiali con l'umidità. Questo perché la conducibilità termica dell'acqua è 0,58 W / (m · ° C) e aria 0,023 W / (m · ° C), t. E. Esso supera 25 volte. Più conduttività termica del ghiaccio. È 2,3 W / (m · ° C).

Con un aumento della temperatura, la conduttività termica della maggior parte dei materiali aumenta e solo in alcuni (metalli, materiali refrattari alla magnesite) diminuisce.

La conduttività termica del materiale influisce sulla resistenza termica dell'involucro, ad esempio sulla parete esterna di un edificio, sul pavimento dell'attico. La resistenza termica della guida R, m 2 · ° C / W, è determinata dalla formula

dove δ è lo spessore del recinto, m; λ - conducibilità termica, W / (m · ° С).

La resistenza termica dello strato barriera è direttamente proporzionale al suo spessore e inversamente proporzionale alla conducibilità termica del suo materiale.

La capacità termica è la capacità dei materiali di assorbire calore quando riscaldati. Esso è caratterizzato da un calore specifico, J / (kg · ° C) che è uguale alla quantità di calore Q, J, speso per il riscaldamento del materiale di massa m = 1 kg per aumentare la sua temperatura a t2 - t1 = 1 ° C:

La capacità termica specifica dei materiali lapidei è 755-925, quelli forestali 2420-2750 J / (kg ° C). L'acqua ha la maggiore capacità termica - 4200 J / (kg ° C), quindi la capacità termica dei materiali aumenta con il loro inumidimento.

La capacità termica viene presa in considerazione nel calcolo della resistenza al calore di pareti e pavimenti di edifici riscaldati, materiali di riscaldamento in inverno.

Resistenza al fuoco - la capacità dei materiali di non deteriorarsi dall'azione delle alte temperature e dall'acqua in un incendio.

Per materiali di resistenza al fuoco sono divisi in non combustibile (non combustibile), combustibile duro (combustibile duro) e combustibile (combustibile).

I materiali non combustibili non bruciano, non bruciano e non sono carbonizzati. Questi sono materiali di pietra, metalli.

I materiali combustibili duri sono carbonizzati, bruciati o difficili da accendere. Quando viene rimossa una fonte di fuoco o un calore, questi processi cessano. Questo legno è impregnato di ritardanti di fiamma.

I materiali combustibili stanno bruciando e bruciando senza fiamma. Quando rimuovi un fuoco o una fonte di calore, la combustione e il decadimento continuano. Questi includono tutti i materiali organici non protetti.

I materiali da costruzione si comportano diversamente quando esposti al fuoco. Pertanto, la resistenza del granito quando riscaldato a 200 ° C aumenta ed è il 160% dell'originale. Quindi, quando la temperatura sale a 600 ° C, diventa uguale all'originale e a 800 ° C la forza diminuisce ed è solo il 35% dell'originale.

I mastici bituminosi hanno un'alta capacità di formazione del fumo. La loro temperatura di accensione è 340-350 ° C e l'autoaccensione avviene a 400-450 ° C.

La resistenza al fuoco è la capacità dei materiali di sopportare un'esposizione prolungata alle alte temperature senza ammorbidire e deformare. Secondo il grado di resistenza al fuoco, i materiali sono suddivisi nei seguenti gruppi: refrattari, refrattari e fusibili. Le refrattarie resistono a temperature di 1580 ° C e superiori, refrattarie - 1350-1580 ° C, basso punto di fusione - meno di 1350 ° C.

Da chamotte articoli refrattari includono articoli di argilla refrattaria con l'aggiunta di chamotte vengono utilizzati per la posa di scarico e aperto focolare forni, forni per la cottura del clinker di cemento ed altri.

I prodotti refrattari includono argilla refrattaria proveniente da argille refrattarie utilizzate per il rivestimento di installazioni termiche.

Al mattone fusibile appartiene la ceramica, realizzata in laterizio e utilizzata per le pareti in muratura.

Resistenza alle radiazioni e proprietà protettive dei materiali. Resistenza alle radiazioni - la capacità di un materiale di mantenere la sua struttura e proprietà quando esposto a radiazioni ionizzanti. Sotto l'influenza della radiazione nel materiale, possono verificarsi profondi cambiamenti: la transizione dallo stato cristallino allo stato amorfo.

Le proprietà protettive dei materiali sono determinate dalla loro capacità di ritardare le radiazioni di neutroni e gamma. Sono stimati dallo spessore di uno strato di materiale che attenua la quantità di radiazioni ionizzanti della metà. Lo spessore dello strato di mezza attenuazione della radiazione T1/2 è 1 m per calcestruzzo, 0,18 m per piombo.

Per proteggere dalle radiazioni gamma, vengono utilizzati materiali ad alta densità (specialmente cemento pesante, piombo, suolo); dalla radiazione di neutroni - acqua e materiali contenenti acqua legata (minerale di limonite, cemento con aggiunta di boro, cadmio, litio).

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Proprietà fisiche

La densità del materiale è una caratteristica necessaria per il calcolo della resistenza di una struttura rispetto al proprio peso, per determinare il metodo e il costo di trasporto del materiale, per il calcolo dei magazzini e delle attrezzature di movimentazione dei materiali. La densità viene giudicata indirettamente su alcune altre proprietà del materiale. Ad esempio, per i materiali lapidei esiste una relazione approssimativa tra densità e conducibilità termica, e per il legno e alcuni materiali lapidei (calcare) - tra forza e densità.

La vera densità è una quantità determinata dal rapporto tra la massa di un materiale omogeneo m (kg) e il volume che occupa in uno stato assolutamente denso V un (m 3), cioè senza pori e vuoti:

Dimensione della densità reale - kg / me g / cm

La vera densità di ciascun materiale è una caratteristica fisica costante che non può essere modificata senza modificare la sua composizione chimica o la struttura molecolare.

Pertanto, la densità vera di materiali inorganici, pietre naturali ed artificiali, costituiti principalmente da ossidi di silicio, alluminio e calcio, è 2400... 3100 kg / m3, materiali organici costituiti principalmente da carbonio, ossigeno e idrogeno, - 800... 1400 legname, che consiste principalmente di cellulosa - 1550 kg / m 3. La densità reale del metallo cattura varia in un'ampia gamma di alluminio - a 2700 kg / m acciaio - 7850, piombo - 11.300 kg / m 3.

Nelle strutture di costruzione, il materiale è nel suo stato naturale, cioè il volume occupato da esso include necessariamente i pori. In questo caso, per caratterizzare lo stato fisico del materiale, viene utilizzato il concetto di densità media.

Densità media - il valore determinato dal rapporto tra la massa di un materiale omogeneo t (kg) e il volume che occupa nello stato naturale V e (M):

Dal V e > V un (l'uguaglianza solo in materiali assolutamente densi che non contengono pori - acciaio, vetro, acqua), quindi la relazione

La maggior parte dei materiali da costruzione ha pori, quindi la loro densità reale è sempre superiore alla media. Solo in materiali densi (acciaio, vetro, bitume, ecc.) Le densità reali e medie sono quasi uguali, poiché il volume dei pori interni è trascurabile.

Il metodo sperimentale (diretto) per determinare la porosità si basa sulla sostituzione dello spazio dei pori in un materiale con elio liquefatto ed è stato descritto in precedenza.

I pori sono cellule che non sono riempite con materiale strutturale. In grandezza, possono variare da ppm a diversi millimetri.

I pori più grandi, ad esempio, tra grani di materiali sfusi, o cavità, sono presenti in alcuni prodotti (mattoni cavi, pannelli di cemento armato) sono chiamati vuoti. I pori sono solitamente riempiti con aria o acqua; nei vuoti, specialmente nella banda larga, l'acqua non può indugiare e uscire.

Porosità dei materiali da costruzione - il grado di riempire il volume di materiale con i pori. La porosità è un valore relativo, espresso come percentuale o frazione del volume del materiale. Se i valori medi e reali della densità sono noti, la porosità del materiale,%, viene calcolata dalla formula

Varia molto: da 0,2... 0,8% - in granito e marmo a 75... 85% in mattoni termoisolanti e in cemento cellulare e oltre il 90% - in plastica espansa e lana minerale.

Valori di densità media e reale e porosità di alcuni materiali da costruzione

La porosità del materiale è caratterizzata non solo dal lato quantitativo, ma anche dalla natura dei pori: chiuso e aperto, piccolo (grande come centesimi e millesimi di millimetro) e grande (da decimi di millimetro a 2... 5 mm). Dalla natura dei pori si valuta la capacità del materiale di assorbire l'acqua. Quindi, la schiuma di polistirolo, la cui porosità raggiunge il 95%, ha chiuso i pori e praticamente non assorbe acqua. Allo stesso tempo, i mattoni di ceramica con una porosità di tre volte più piccola (vale a dire circa il 30%), a causa della natura aperta dei pori (la maggior parte dei pori sono capillari collegati) assorbono attivamente l'acqua.

L'entità della porosità influisce notevolmente sulla resistenza del materiale. Il materiale da costruzione è meno resistente ai carichi meccanici, al calore, al restringimento e ad altri sforzi, maggiore è il numero di pori nel suo volume. Dati sperimentali mostrano che con un aumento della porosità dallo 0 al 20%, la forza diminuisce quasi linearmente.

Il valore di forza dipende anche dalla dimensione dei pori. Aumenta con la loro diminuzione. La resistenza dei materiali a pori fini, così come i materiali con porosità chiusa è superiore alla resistenza di pori di grandi dimensioni e porosità aperta.

Per materiali sfusi (cemento, sabbia, ghiaia, pietrisco) viene calcolata la densità apparente.

Densità apparente - il valore determinato dal rapporto tra la massa del materiale t (kg) e il volume che occupa in uno stato libero V n (M):

Valore V n include il volume di tutte le particelle del materiale sfuso e il volume degli spazi tra le particelle, chiamati vuoti. Se la densità apparente e la densità media dei grani sono noti per un materiale granulare, allora è possibile calcolare il suo vuoto, a è la caratteristica relativa espressa come frazioni di un'unità o come percentuale:

Le proprietà del materiale più importanti: densità, resistenza, durata, conducibilità termica, assorbimento dell'acqua, resistenza all'acqua, ecc. Dipendono dalla dimensione della porosità e dalla sua natura (dimensione e forma dei pori, distribuzione uniforme dei pori sul volume del materiale, loro struttura). aumentare la permeabilità e l'assorbimento d'acqua del materiale e comprometterne la resistenza al gelo. Tuttavia, nei materiali fonoassorbenti, i pori aperti sono desiderabili, poiché assorbono l'energia sonora. L'aumento della porosità chiusa dovuta all'apertura aumenta la durata del materiale e ne riduce la conduttività termica.

Le informazioni sulla porosità del materiale ci consentono di determinare le aree appropriate della sua applicazione.

Tra i processi fisici, gli effetti dell'ambiente dell'acqua e del vapore, gli effetti termici, la propagazione delle onde sonore, la corrente elettrica, le radiazioni nucleari ecc. Hanno il maggior valore nella pratica.Il rapporto tra il materiale e gli effetti statici o ciclici dell'acqua o del vapore è caratterizzato da proprietà idrofisiche (igroscopicità, aspirazione capillare, -assorbimento, resistenza all'acqua, permeabilità all'acqua, permeabilità al vapore, deformazione dell'umidità, resistenza al gelo).

Deformazioni di umidità - modifica delle dimensioni e del volume del materiale quando cambia l'umidità. Riducendo le dimensioni e il volume del materiale durante la sua essiccazione si parla di restringimento (restringimento), e un aumento delle dimensioni e del volume durante la bagnatura fino alla piena saturazione del materiale con acqua è gonfiore (gonfiore). Il restringimento si verifica e aumenta come conseguenza di una diminuzione dello spessore degli strati d'acqua che circondano le particelle del materiale e dell'azione delle forze capillari interne, che tendono a riunire le particelle del materiale. Il gonfiore è dovuto al fatto che le molecole d'acqua polare, penetrando tra le particelle o le fibre che compongono il materiale, come se fossero a cuneo, mentre i gusci di idratazione intorno alle particelle si addensano all'interno del menisco e con esse le forze capillari. I materiali con struttura altamente porosa e fibrosa, in grado di assorbire molta acqua, sono caratterizzati da un forte restringimento (legno su fibre 30... 100 mm / m, calcestruzzo cellulare 1... 3 mm / m, mattone ceramico 0.03... 0.1 mm / m;, 3... 0,7 mm / m, granito 0,02... 0,06 mm / m).

L'assorbimento d'acqua è la capacità di un materiale poroso di assorbire e trattenere l'umidità gocciolante nei pori. Ci sono assorbimento d'acqua in base al peso e assorbimento d'acqua in volume.

Assorbimento d'acqua in peso W m uguale al rapporto della massa d'acqua t ext materiale completamente saturo, in peso di materiale secco t

Assorbimento d'acqua in volume W ext %, caratterizza il grado di riempimento del volume di materiale con acqua. Calcolare l'assorbimento d'acqua come rapporto del volume d'acqua V ext a piena saturazione del materiale al suo volume V e

L'assorbimento d'acqua in volume può essere calcolato a valori noti di assorbimento d'acqua per peso e densità media del materiale, usando la formula

L'assorbimento d'acqua dei materiali, a seconda della natura della porosità, può variare notevolmente. Valori W M per granito, costituiscono 0,02... 0,7%, calcestruzzo pesante - 2... 4, mattoni 8... 20, materiali isolanti leggeri con porosità aperta - 100% e oltre. Assorbimento d'acqua in volume W o non eccede la porosità, poiché il volume di acqua assorbito dal materiale non può superare il volume dei pori.

Valori W o e w m caratterizzano il caso estremo quando il materiale non è più in grado di assorbire l'umidità. Nelle strutture reali, il materiale può contenere una certa quantità di umidità, ottenuta per breve tempo inumidendo con una goccia d'acqua o condensa di vapore acqueo dall'aria nei pori. In questo caso, la condizione del materiale è caratterizzata da umidità.

Umidità: il rapporto tra la massa d'acqua attualmente nel materiale m nel, alla massa (meno spesso al volume) del materiale allo stato secco t con

L'umidità può variare da zero quando il materiale è asciutto a W M, corrispondente al contenuto massimo di acqua. L'umidificazione porta a un cambiamento in molte proprietà del materiale: la massa della struttura dell'edificio aumenta, la conduttività termica aumenta; sotto l'influenza dell'azione di incuneamento dell'acqua, la forza del materiale diminuisce.

Per molti materiali da costruzione, l'umidità è normalizzata. Quindi, l'umidità del gesso a terra - 2%, i materiali delle pareti -5... 7, il legno essiccato all'aria - 12... 18%.

La resistenza all'acqua è la proprietà di un materiale per mantenere la forza saturandola con l'acqua. Il criterio per la resistenza all'acqua dei materiali da costruzione è il coefficiente di ammorbidimento - il rapporto tra la resistenza alla compressione di un materiale saturo di acqua, R B resistenza a compressione di materiale secco R c

I materiali il cui coefficiente di addolcimento è superiore a 0,75 sono chiamati impermeabili.

La resistenza all'acqua è la proprietà di un materiale per resistere alla penetrazione di acqua sotto pressione in esso. Questa proprietà è particolarmente importante per il calcestruzzo che riceve la pressione dell'acqua (tubi, serbatoi, dighe). La tenuta all'acqua del calcestruzzo è stimata dal marchio secondo W (W -2... W -8), che indica la massima pressione idrostatica unilaterale alla quale il campione standard non passa l'acqua. Per i materiali impermeabilizzanti, la resistenza all'acqua è caratterizzata dal tempo dopo il quale l'acqua filtra sotto una certa pressione attraverso un campione di materiale (mastice, impermeabilizzazione).

Igroscopicità: la capacità di un materiale di assorbire e condensare il vapore acqueo dall'aria. L'igroscopicità è causata dall'assorbimento, che è un processo fisico-chimico di assorbimento del vapore acqueo dall'aria, sia a causa del loro adsorbimento sulla superficie interna del materiale, sia della condensazione capillare. La condensazione capillare è possibile solo in capillari con un raggio ridotto (inferiore a 10

7 m), poiché la differenza di pressione del vapore acqueo saturo sulla superficie concava del menisco e la superficie piatta in capillari con un raggio ampio non è significativa.

L'igroscopicità dipende sia dalle proprietà del materiale - l'entità e la natura della porosità, sia dalle condizioni ambientali - temperatura e umidità relativa, e per materiali sfusi, anche sulla loro solubilità in acqua e dispersione e una diminuzione della temperatura dell'aria. Questo processo è reversibile. L'igroscopicità è caratterizzata dal rapporto tra la massa di umidità assorbita dal materiale, con un'umidità relativa del 100% e una temperatura di 20 ° C, con la massa di materiale secco, espressa in percentuale.

L'aspirazione capillare (aumento) di acqua da parte di un materiale poroso avviene nei pori capillari quando parte della struttura viene a contatto con l'acqua. Ad esempio, le acque sotterranee possono salire attraverso i capillari e inumidire la parte inferiore del muro dell'edificio. I pori capillari sono chiamati con tali raggi condizionali a cui il loro potenziale capillare (l'energia potenziale del campo di forze capillari riferite a una massa unitaria di fluido) è molto maggiore del potenziale del campo di gravità.

L'aspirazione capillare è caratterizzata dall'altezza del livello dell'acqua in risalita nei capillari del materiale, dalla quantità di acqua assorbita e dall'intensità di aspirazione.

Più precisamente, tenendo conto della forma irregolare dei pori nel materiale e della loro sezione trasversale variabile, l'altezza di assunzione di acqua è determinata sperimentalmente dal metodo degli "atomi etichettati" o misurando la conduttività elettrica del materiale.

Per il controllo operativo del contenuto di umidità di materiali principalmente sfusi (ad esempio, inerti per calcestruzzo - sabbia, macerie), vengono utilizzati metodi dielettrici e neutronici. Il metodo di misurazione dielettrica si basa sulla relazione tra umidità e costante dielettrica di un materiale. Il metodo del neutrone usa la relazione di umidità e il grado di rallentamento dei neutroni veloci che passano attraverso un materiale.

Quando un materiale è saturo di acqua, le sue proprietà cambiano in modo significativo: la densità e la conduttività termica aumentano, alcuni cambiamenti strutturali si verificano nel materiale, causando la comparsa di tensioni interne al suo interno che, di norma, portano ad una diminuzione della resistenza del materiale.

La resistenza all'aria è la capacità di un materiale di sopportare gli effetti ciclici di bagnatura e asciugatura senza deformazioni evidenti e perdita di resistenza meccanica.

L'inumidimento e l'asciugatura ripetuti igroscopici provocano alternanze di stress nel materiale e, nel tempo, portano alla perdita della capacità di carico.

L'efficienza dell'umidità è una proprietà che caratterizza il tasso di essiccazione del materiale, se ci sono condizioni appropriate nell'ambiente (bassa umidità, calore, movimento dell'aria). Il recupero dell'umidità è solitamente caratterizzato dalla quantità di acqua che un materiale perde al giorno con un'umidità relativa del 60% e una temperatura di 20 ° C. In condizioni naturali, a causa del recupero dell'umidità, un po 'di tempo dopo la costruzione, si stabilisce un equilibrio tra l'umidità delle strutture edilizie e l'ambiente. Questo stato di equilibrio è chiamato stato di aria secca (aria umida).

Permeabilità: la capacità di un materiale di passare l'acqua sotto pressione. La caratteristica della permeabilità all'acqua è la quantità di acqua che è passata per 1 secondo attraverso 1 m 2 della superficie del materiale ad una data pressione dell'acqua. Per determinare la permeabilità utilizzando una varietà di dispositivi che consentono di creare la pressione unilaterale desiderata di acqua sulla superficie del materiale. Il metodo di determinazione dipende dallo scopo e dal tipo di materiale. Il ponte permeabile dipende dalla densità e dalla struttura del materiale. Più pori nel materiale e più grandi questi pori, maggiore è la sua permeabilità all'acqua.

Quando si scelgono materiali da costruzione per scopi speciali (materiali per coperture, calcestruzzo per strutture idrauliche, tubi, ecc.), Non è la permeabilità all'acqua che viene spesso valutata come resistenza all'acqua, caratterizzata da un periodo di tempo, dopo il quale ci sono segni di perdite d'acqua sotto una certa pressione attraverso un campione del materiale di prova (materiali di copertura), o il valore massimo della pressione dell'acqua (Pa) a cui l'acqua non passa attraverso il campione (ad esempio, cemento).

Permeabilità al vapore e permeabilità ai gas - la capacità di un materiale di passare vapore acqueo o gas (aria) attraverso il suo spessore. La permeabilità al vapore è caratterizzata da un coefficiente di permeabilità al vapore che è numericamente uguale alla quantità di vapore acqueo che penetra attraverso uno strato di materiale con uno spessore di 1 m, un'area di 1 m2 per 1 s e una differenza nelle pressioni parziali di vapore di 133,3 Pa. Un coefficiente simile è stimato e la permeabilità ai gas (traspirabilità). Queste caratteristiche sono determinate per una valutazione completa delle proprietà fisiche di un materiale da costruzione o per il suo scopo speciale. I materiali per le pareti degli edifici residenziali devono avere una certa permeabilità (il muro deve "respirare"), cioè la ventilazione naturale avviene attraverso le pareti esterne. Al contrario, le pareti e i rivestimenti delle stanze umide devono essere protetti dall'interno dalla penetrazione del vapore acqueo in essi, specialmente in inverno, quando il contenuto di vapore all'interno della stanza è molto più alto dell'esterno, e il vapore, penetrando nella zona fredda della recinzione, condensa, aumenta bruscamente l'umidità in questi luoghi.. In alcuni casi è richiesta una tenuta quasi completa dei gas (serbatoi di stoccaggio del gas, ecc.).

La resistenza al gelo è una proprietà di un materiale saturo di acqua, per resistere a congelamenti e scongelamenti alternati ripetuti senza significativi segni di distruzione e riduzione della resistenza. La durabilità dei materiali utilizzati nelle zone esterne delle strutture di vari edifici e strutture dipende principalmente dalla resistenza al gelo. La distruzione del materiale sotto tali effetti ciclici è associata alla comparsa di sollecitazioni in esso causate sia dalla pressione unilaterale dei cristalli di ghiaccio in crescita nei pori del materiale sia dalla pressione idrostatica complessiva dell'acqua causata da un aumento della formazione di ghiaccio di circa il 9% (la densità dell'acqua è 1 e il ghiaccio è 0,917). In questo caso, la pressione sulle pareti dei pori può raggiungere, in determinate condizioni, centinaia di MPa.

È ovvio che con il riempimento completo di tutti i pori e dei capillari di un materiale poroso con acqua, la distruzione può verificarsi anche con un singolo congelamento. Tuttavia, in molti materiali porosi, l'acqua non può riempire l'intero volume di pori accessibili, quindi il ghiaccio formatosi durante il congelamento dell'acqua ha spazio libero per l'espansione. Quando un materiale poroso viene saturato nell'acqua, i macrocapillari vengono riempiti principalmente con acqua, mentre i microcapillari sono parzialmente riempiti con acqua e fungono da pori di riserva dove l'acqua viene schiacciata durante il processo di congelamento.

Quando un materiale poroso viene utilizzato in condizioni atmosferiche (strutture a terra), i microcapillari sono principalmente riempiti con acqua a causa dell'assorbimento di vapore acqueo dall'aria circostante; grandi pori e macrocapillari sono riservati. Di conseguenza, la resistenza al gelo dei materiali porosi è determinata dalle dimensioni e dalla natura della porosità e dalle condizioni operative delle strutture realizzate da esse. È più alto, minore è l'assorbimento d'acqua e maggiore resistenza del materiale in tensione. Data l'eterogeneità della struttura del materiale e la distribuzione non uniforme dell'acqua in essa, ci si può aspettare una resistenza al gelo soddisfacente per materiali porosi aventi un assorbimento d'acqua in volume non superiore all'80% del volume dei pori. La distruzione del materiale avviene solo dopo ripetuti congelamenti e scongelamenti alternati.

La resistenza al gelo è caratterizzata dal numero di cicli di congelamento alternato a -15, -17 ° C e scongelamento in acqua a una temperatura di circa 20 ° C. La scelta della temperatura di congelamento non superiore a -15, -17 CC è causata dal fatto che a temperature più elevate, l'acqua nei pori piccoli e nei capillari non può congelare completamente. Il numero di cicli (marca), che il materiale deve sopportare, dipende dalle condizioni del suo servizio futuro nell'edificio, dalle condizioni climatiche ed è indicato negli standard sui materiali e materiali da costruzione.

L'arco antigelo (F 10, F 15, F 25, F 35, F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300 per materiali lapidei) è caratterizzato dal numero di cicli di congelamento e scongelamento che il materiale ha resistito riduzione accettabile della resistenza o riduzione del peso dei campioni.

Si considera che un materiale abbia superato il test se, dopo un numero specificato di cicli di congelamento e scongelamento, la perdita di peso dei campioni a seguito di scheggiatura e delaminazione non superi il 5% e la resistenza diminuisca di non più del 15% (per alcuni materiali del 25%). Per determinare la resistenza al gelo, a volte viene utilizzato un metodo accelerato, ad esempio utilizzando solfato di sodio. La cristallizzazione di questo sale da vapori saturi, quando si asciuga nei pori dei campioni, riproduce l'effetto meccanico dell'acqua gelida, ma in misura maggiore, poiché i cristalli formati sono più grandi (un aumento significativo del volume). Un ciclo di tali test è pari a 5... 10 e persino 20 cicli di test diretti mediante congelamento. Con una certa approssimazione della resistenza al gelo, si può indirettamente giudicare dalla grandezza del coefficiente di addolcimento. Una forte diminuzione della forza dovuta al rammollimento del materiale (oltre il 10%) indica che il materiale contiene argilla o altre particelle di ammollo, che influiscono negativamente sulla resistenza al gelo del materiale.

Il rapporto tra un materiale e un effetto termico costante o variabile è caratterizzato dalla sua conducibilità termica, capacità termica, resistenza termica, resistenza al fuoco, resistenza al fuoco.

Conduttività termica - cp align = "JUSTIFY" / td / span la proprietà del materiale da costruzione per trasferire il calore attraverso lo spessore da una superficie all'altra. La conducibilità termica K [W / (m * ° С)] è caratterizzata dalla quantità di calore (J) che passa attraverso un materiale di 1 m di spessore, 1 m2 in area per 1 s, con una differenza di temperatura su superfici opposte del materiale 1 ° С.

Questa proprietà è importante per i materiali da costruzione utilizzati nella costruzione di pareti (pareti, rivestimenti e pavimenti) e materiali destinati all'isolamento termico. La conducibilità termica di un materiale dipende dalla sua struttura, composizione chimica, porosità e natura dei pori, nonché dall'umidità e dalla temperatura a cui si verifica il trasferimento di calore.

La conducibilità termica è caratterizzata da un coefficiente di conducibilità termica, che indica quanto calore in j è in grado di passare il materiale attraverso 1 m 2 della superficie con uno spessore del materiale di 1 me differenze di temperatura su superfici opposte di 1 ° C per 1 ora Conduttività termica, W / (m * ° С), uguale a: per aria - 0,023; per acqua - 0,59; per il ghiaccio - 2.3; per mattoni in ceramica - 0,82. I pori dell'aria nel materiale riducono drasticamente la sua conduttività termica, e bagnare con l'acqua aumenta notevolmente, poiché la conduttività termica dell'acqua è 25 volte superiore a quella dell'aria.

Con l'aumentare della temperatura, la conduttività termica della maggior parte dei materiali da costruzione aumenta, il che è spiegato da un aumento dell'energia cinetica delle molecole che costituiscono la sostanza materiale ed è determinata dalla formula

dove e - conducibilità termica, rispettivamente, alle temperature t e 0 ° С; - coefficiente di temperatura, che mostra l'entità dell'incremento del coefficiente di conducibilità termica del materiale all'aumentare della temperatura di 1 ° C; t è la temperatura del materiale, ° С.

La capacità termica è una proprietà di un materiale per accumulare calore quando riscaldata. I materiali con un'alta capacità termica possono generare più calore durante il successivo raffreddamento. Pertanto, quando si utilizzano materiali con elevata capacità termica per pareti, pavimenti, pareti divisorie e altre parti di stanze, la temperatura nelle stanze può essere mantenuta stabile per un lungo periodo. La capacità termica è stimata dal coefficiente di capacità termica (capacità termica specifica), cioè la quantità di calore richiesta per riscaldare 1 kg di materiale di 1 ° C.

I materiali da costruzione hanno un coefficiente di capacità termica inferiore a quello dell'acqua, che ha la più alta capacità termica [4,2 kJ / (kg * ° C)]. Ad esempio, il coefficiente di capacità termica dei materiali forestali è 2,39... 2,72 kJ / (kg * ° C), materiali naturali e artificiali con pietre - 0,75... 0,92 kJ / (kg * ° C), acciaio - 0,48 kJ / (kg * ° С). Pertanto, con l'umidificazione dei materiali, la loro capacità termica aumenta, ma allo stesso tempo aumenta anche la conduttività termica.

Il coefficiente di capacità termica dei materiali utilizzati nei calcoli di stabilità termica delle strutture (pareti, soffitti), riscaldamento del materiale durante i lavori invernali (calcestruzzo, pietra, ecc.), Nonché nel calcolo dei forni. In alcuni casi, è necessario calcolare le dimensioni del forno utilizzando la specifica capacità termica volumetrica, ovvero la quantità di calore richiesta per riscaldare 1 m 3 di materiale di 1 ° C.

Resistenza termica: la capacità di un materiale di sopportare alternanze (cicli) di cambiamenti termici improvvisi. Questa proprietà dipende in gran parte dall'omogeneità del materiale e dal coefficiente di espansione termica delle sue sostanze costituenti. Il coefficiente di espansione termica lineare caratterizza l'allungamento di 1 m del materiale quando riscaldato di 1 ° C, il coefficiente di espansione volumetrica caratterizza un aumento del volume di 1 m 3 di materiale quando riscaldato di 1 ° C.

Più piccoli sono questi coefficienti e più alta è l'uniformità del materiale, maggiore è la sua stabilità termica, cioè un gran numero di cicli di cambiamenti improvvisi di temperatura che può sopportare. Quindi, i materiali lapidei delle rocce monominerali (marmo) sono più resistenti al calore delle rocce composte da diversi minerali (ad esempio il granito). Con l'unione dura di materiali con coefficienti diversi di espansione lineare, possono verificarsi notevoli sollecitazioni nelle strutture e, di conseguenza, distorsioni e fessurazioni del materiale. Al fine di evitare questa struttura di cuciture di deformazione del taglio di grande lunghezza.

La resistenza al fuoco è la proprietà di un materiale per resistere senza distruzione agli effetti di alte temperature, fiamme e acqua in caso di incendio. Il materiale in tali condizioni brucia o crepa, è fortemente deformato e viene distrutto dalla perdita di forza. Secondo la resistenza al fuoco, i materiali sono combustibili, a combustione lenta e combustibili.

I materiali ignifughi non sono soggetti ad accensione, combustione o carbonizzazione a temperature elevate - mattoni, cemento, ecc. Tuttavia, alcuni materiali non combustibili (marmo, vetro, cemento amianto) vengono distrutti da un forte riscaldamento e le strutture in acciaio sono fortemente deformate e perdono la loro forza.

I materiali ignifughi si accendono lentamente sotto l'influenza del fuoco o del calore, ma dopo che la fonte di fuoco è stata rimossa, la loro combustione o combustione cessa. Tali materiali includono fibra di legno, asfalto di cemento, legno impregnato di ritardanti di fiamma.

I materiali combustibili sotto l'influenza del fuoco o del calore bruciano e continuano a bruciare dopo la rimozione della fonte di fuoco. Si tratta di legno, carta da parati, coperture bituminose e materiali polimerici, ecc.

Il limite di resistenza al fuoco è l'intervallo di tempo (minuti o ore) dall'insorgenza del fuoco al verificarsi di uno stato limite in una struttura. Lo stato limite è considerato la perdita di capacità portante, cioè il collasso della struttura; la presenza in esso di incrinature attraverso le quali i prodotti della combustione e della fiamma possono penetrare nella superficie opposta; riscaldamento inaccettabile della superficie opposta all'azione del fuoco, che può causare l'accensione spontanea di altre parti della struttura.

La refrattarietà è la proprietà di un materiale per resistere a un'esposizione prolungata a temperature elevate (da 1580 ° C e oltre) senza deformazioni o rammollimenti. I materiali refrattari (dinas, argilla refrattaria, magnesite di cromo, corindone) utilizzati per il rivestimento interno dei forni industriali non sono deformati e non si ammorbidiscono ad una temperatura di 1580 ° C e oltre. I materiali refrattari (mattoni refrattari al forno) resistono, senza fusione e deformazione, alla temperatura di 1350... 15 ° C 80 ° C, a basso punto di fusione (mattoni da costruzione in ceramica) - fino a 1350 ° C.

Le proprietà acustiche dei materiali sono proprietà associate all'interazione tra materiale e suono. Il suono, o le onde sonore, sono vibrazioni meccaniche che si propagano in mezzi solidi, liquidi e gassosi. Il costruttore è interessato a due aspetti dell'interazione tra suono e materiale: fino a che punto il materiale trasmette il suono attraverso il suo spessore - conduttività del suono e in quale misura il materiale assorbe e riflette il suono che cade su di esso - assorbimento acustico.

Quando un'onda sonora cade sulla superficie di chiusura, l'energia sonora viene riflessa, assorbita ed eseguita da un solido. Il rapporto che caratterizza la quantità di energia assorbita E abs alla caduta E tampone chiamato coefficiente di assorbimento acustico α

Il coefficiente di assorbimento acustico dipende da una serie di fattori: il livello e le caratteristiche del suono (rumore), le proprietà del materiale assorbente, i metodi della sua posizione rispetto a una superficie rigida (soffitto, parete) e metodi di misurazione.

L'assorbimento acustico dipende dalla natura della superficie e dalla porosità del materiale. I materiali con una superficie liscia riflettono la maggior parte del suono che cade su di loro, quindi in una stanza con pareti lisce, il suono, ripetutamente riflesso da essi, crea un rumore costante. Se la superficie del materiale ha una porosità aperta, le vibrazioni sonore, entrando nei pori, vengono assorbite dal materiale e non riflesse.

L'essenza del fenomeno fisico che si verifica quando il suono viene spento da un corpo poroso è il seguente. Le onde sonore, cadendo sulla superficie di un tale materiale e penetrando ulteriormente nei suoi pori, eccitano vibrazioni d'aria situate in pori stretti. Allo stesso tempo viene consumata una parte significativa dell'energia sonora. L'alto grado di compressione dell'aria e la sua frizione contro le pareti dei pori causano il riscaldamento. A causa di ciò, l'energia cinetica delle vibrazioni sonore viene convertita in calore, che viene dissipato nel mezzo.

L'attenuazione acustica è facilitata dalla deformazione dello scheletro flessibile di un materiale fonoassorbente, che consuma anche energia sonora; Questo contributo è particolarmente evidente nei materiali fibroso-porosi con porosità aperta interconnessa con il suo volume totale non inferiore al 75%.

La conduttività del suono dipende dalla massa del materiale e dalla sua struttura. Il materiale trasmette meno suono, più la sua massa: se la massa del materiale è grande, allora l'energia delle onde sonore non è sufficiente a passare attraverso di essa, poiché per questo è necessario portare il materiale in oscillazione.

La qualità delle recinzioni di isolamento acustico è stimata dal coefficiente di conduttività del suono t, che è il rapporto tra la quantità di energia sonora trasmessa attraverso la barriera e l'energia incidente sonora E tampone

Il conferimento delle proprietà di insonorizzazione alla scherma si basa su tre principali fenomeni fisici: la riflessione delle onde sonore aeree dalla superficie della recinzione, l'assorbimento delle onde sonore da parte del materiale della recinzione, la soppressione dell'impatto o del rumore aereo dovuto alla deformazione degli elementi strutturali e dei materiali di cui è costituito.

La capacità di riflettere le onde sonore è importante per la recinzione all'aperto. In questo caso, le costruzioni massicce con una superficie esterna liscia vengono utilizzate per aumentare il riflesso delle onde sonore dell'aria.

Per gli spazi interni, l'alta riflettività della recinzione (partizioni) è insufficiente, poiché le onde sonore riflesse amplificheranno il rumore nella stanza più rumorosa. In questo caso, applicare strutture multistrato, che includono elementi di materiali insonorizzati, la cui efficacia è stimata dal modulo dinamico di elasticità. I materiali porosi e fibrosi di lana minerale o di vetro, le fibre di legno (pannelli di fibra), il materiale di riporto dai grani porosi (argilla espansa, scorie, ecc.) Vengono utilizzati come strisce isolanti.

Il basso modulo dinamico di elasticità dei materiali fonoassorbenti (fino a 15 MPa) e la presenza di aria nei pori contribuiscono ad una diminuzione del livello di percussione e rumore acustico. In questo caso, la diminuzione dell'intensità del suono si verifica a causa della deformazione degli elementi della struttura di materiali insonorizzanti e parzialmente a causa dell'assorbimento acustico.