Лекция 1 продолжение Темы 2 Введение

Лекция № 1 (продолжение). Темы № 2. Введение. Предмет курса, его структура. Физико-механические и защитные свойства строительных материалов и их практическая оценка Время: 2 ч. Вопросы: 4. Физико-механические свойства строительных материалов. 5. Защитные свойства строительных материалов. 6. Понятие о надежности и достоверности результатов исследований. Литература: [1] с. 15… 19, 74… 94. [2] с. 1… 12. 2/1/2018 1

Основные свойства строительных материалов условно подразделяют на четыре группы физические, механические, технологические и защитные. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА особенности физического состояния или поведения материала под влиянием различных физических процессов. По структуре: плотность; средняя плотность; насыпная плотность; пористость; пустотность. По отношению к воде: влажность; гигроскопичность; водопоглощение; водостойкость; водопроницаемость. По отношению к температуре: теплопроводность; теплоемкость; температурное расширение; терм. стойкость. По сопротивлению комплексу процессов: горючесть; морозостойкость; коррозионная стойкость; долговечность. 2/1/2018 2

Плотность материала — содержание массы в единице его объема в нормальных условиях. Истинная плотность (без пор), кг/м 3. Средняя плотность (с порами), кг/м 3. Насыпная плотность (с порами и пустотами), кг/м 3. где: т — масса материала; Vabs , Vnat , Vs — объем материала в абсолютно плотном, естественном (с порами) или насыпном состояниях соответственно. 2/1/2018 3

Пористость — относительное содержание пор в материале. Пустотность — относительное содержание пустот между зернами сыпучего материала. Водопоглощение — отношение массы поглощенной воды m к массе сухого материала md ; по объему — отношение объема поглощенной воды к естественному объему сухого материала Vnat : 2/1/2018 4

Водостойкость — способность материала сохранять свои физико-механические свойства при длительном выдерживании в водной среде. Коэффициент размягчения ksof — отношение прочности материала в водонасыщенном состоянии Rw к его прочности в сухом состоянии Rd. Теплопроводность — способность материала передавать теплоту от одной поверхности к другой. Коэффициент теплопроводности , (Вт/м К) — определяется плотностью теплового потока q, проходящего через материал толщиной d = 1 м при температурном перепаде T на противоположных поверхностях, равном 1 градусу: 2/1/2018 5

Температурное расширение — изменение линейных размеров материала под влиянием температуры. Коэффициенты линейного или объемного расширения. Морозостойкость — способность материала в водонасыщенном состоянии сопротивляться попеременному замораживанию и оттаиванию без видимых признаков разрушения. Количество циклов попеременного замораживания и оттаивания. Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Термическая стойкость — способность материалов выдерживать без разрушения резкие колебания температуры. Горючесть (возгораемость) — способность материала к горению под воздействием источника зажигания. 2/1/2018 6

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА характеризуют способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием внешних сил или других факторов (температура, усадка и т. д. ) Прочность — способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил: сжатия, растяжения, изгиба и т. п. Деформативность — способность материала под воздействием внешней силы изменять размеры и форму. Различают пластические и упругие деформации. Ползучесть и упругость – другие экстремальные свойства характеризующие деформативность материалов 2/1/2018 7

Прочность Показатели: — сопротивление при сжатии, при растяжении, при скалывании, (МПа). где: Fmax — разрушающая сила, Н; А — площадь поперечного сечения образца до испытания, м 2. Fmax 2/1/2018 Fmax 8

— сопротивление при изгибе, (МПа). Fmax h l 2/1/2018 b 9

Значения показателей прочности определяют путем разрушения образцов материалов по стандартным методикам. Пресс ПСУ-50 2/1/2018 10

Деформативность а Dа Показатели: — относительная деформация. — модуль упругости. где: а - абсолютная деформация; а - первоначальный размер образца; σ - напряжение при упругой деформации. 2/1/2018 11

Диаграммы σ – ε разрушения различных материалов: 1 – хрупких (бетон, чугун); 2 – пластичных с максимумом напряжений (медь, алюминий); 3 – пластичных с площадкой текучести (сталь конструкционная); ε 1, ε 2, ε 3 – полные 12 2/1/2018 относительные деформации.

Ползучесть — свойство материала, характеризующее его способность к увеличению во времени пластической деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Твердость — способность материала сопротивляться прониканию в него другого более твердого материала (тела). Истираемость — способность материала сопротивляться истирающим воздействиям. Удельная потеря массы материала mf , г/см 2. где: m 1 и m 2 — массы образца до и после истирания, г; А — площадь истирания, см 2. 2/1/2018 13

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА — характеризуют способность материалов подвергаться необходимым технологическим операциям с целью изменения их состояния, формы, размеров и т. п. К ним относят водопотребность, удобоукладываемость, вспучиваемость, укрывистость и т. п. ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА — свойства материала, которые определяют его способность сопротивляться действию поражающих факторов современного оружия или ослаблять их. 2/1/2018 14

Классификация защитных свойств бетона Особо высокая, Rmu = 100 -150 МПа Динамическая Сопротивление взрыву Сопротивление отколу Сопротивление скоростному прониканию Особая деформативность Повышенная Демпфирующая 2/1/2018 ударная вязкость способность Стойкость к тепловому удару Высокая (B 45 -B 60) Непроницаемость Специальные Прочность Механические защитные свойства Физические защитные свойства Сопротивление термическому разложению Термическая стойкость Негорючесть Радиационная Для боевых отравляющих веществ и технологических 15 газов

Динамическая прочность — способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под воздействием кратковременных динамических нагрузок. К динамическим относят нагрузки при времени их действия менее 1 с. Коэффициент динамического упрочнения kds Значения коэффициентов k 1 и k 2 Материал k 1 k 2 Сталь 1, 55 0, 17 Древесина (сосна) 1, 6 0, 16 Полимербетон 1, 7 0, 18 2/1/2018 16

Сопротивление прониканию при ударе — способность материала препятствовать проникновению в него твердых тел, летящих с высокими скоростями (снарядов, осколков, пуль и т. д. ). Коэффициент сопротивляемости прониканию kpv где: dрv — глубина проникания, м; d — диаметр тела, м; kd — коэффициент формы тела; т — масса тела, кг; v — скорость тела, м/с. 2/1/2018 17

Взрывостойкость — способность материала сопротивляться разрушению при локальном контактном или неконтактном действии взрыва. Коэффициенты сопротивляемости взрыву kexp и отколу kch в м/кг: где: dexp , dch – глубина взрывной и откольной воронок, м; mem – масса взрывчатого вещества, кг. 2/1/2018 18

Стойкость к тепловому удару — способность материала сопротивляться поверхностному и глубинному разрушениям под действием высоких температур. Коэффициент уноса kaw , м 3/Дж. где: daw — глубина разрушения материала, м; q - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м 2; t - время, с. Для комплексной оценки коэффициент термической стойкости kts , м 2 К/с. где: а — коэффициент температуропроводности, м 2/с; Rt — прочность при растяжении, МПа; — температурный коэффициент линейного расширения, 1/К; Et — модуль 2/1/2018 19 упругости материала при растяжении, МПа.

Сопротивление проникающей радиации (радиационная непроницаемость) — способность материала ослаблять потоки радиоактивных излучений. Обычно в качестве показателя сопротивления материала прониканию -излучений используют величину слоя половинного ослабления d 1/2 в см. где: k — коэффициент, учитывающий увеличение защитной толщины конструкции, вследствие повышения общей дозы накопления -квантов в материале (определяется экспериментально); k — коэффициент, определяемый в зависимости от энергии -квантов; - линейный коэффициент ослабления 2/1/2018 20