Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Строительство

Строительные материалы и изделия


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

§ 1.3. Механические свойства

 

 

 Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться всем видам внешних воздействий с приложением силы. По совокупности признаков различают прочность материала при сжатии, изгибе, ударе, кручении и т. д., твердость, пластичность, упругость, истираемость.

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки. Изучением этого свойства материалов занимается специальная наука — сопротивление материалов. Ниже излагаются общие понятия о прочности материалов, необходимые для изучения основных свойств строительных материалов.

Материалы, находясь в сооружении, могут испытывать различные нагрузки. Наиболее характерными для строительных конструкций являются сжатие, растяжение, изгиб и удар. Каменные материалы (гранит, бетон) хорошо сопротивляются сжатию и намного хуже (в 5...50 раз) — растяжению, изгибу, удару, поэтому каменные материалы используют главным образом в конструкциях, работающих на сжатие. Такие материалы, как металл и древесина, хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их используют в конструкциях, испытывающих эти нагрузки.

Прочность   строительных   материалов характеризуется пределом прочности. Пределом прочности (Па). называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала

Предел прочности при сжатии различных материалов 0,5... 1000 МПа и более. Прочность на сжатие определяют испытанием образцов на механических или гидравлических прессах ( 1.5). Для этой цели применяют специально изготовленные образцы, формы куба со стороной 2...30 см. Из более однородных материалов образцы делают меньших размеров, а из менее однородных — больших размеров. Иногда на сжатие испытывают образцы, имеющие форму цилиндров или призм. При испытании на растяжение металлов применяют образцы в виде круглых стержней или полос; при испытании на растяжение вяжущих веществ используют образцы в виде восьмерок.

 

 

Для определения предела прочности образцы изготовляют в  соответствии  с  указаниями  ГОСТов.   Размеры   и  форму  образцов строго выдерживают, так как они существенно влияют на результат испытания. Так, призмы и цилиндры меньше сопротивляются сжатию, чем кубы того же поперечного   сечения;    наоборот, низкие   призмы   (высота   меньше стороны) больше сопротивляются сжатию, чем кубы. Это объясняется тем, что при сжатии образца плиты пресса плотно прижимаются  к опорным  плоскостям  его и возникающие силы трения удерживают от расширения прилегающие поверхности образца, а боковые   центральные   части   образца испытывают поперечное расширение, которое удерживается только силами сцепления между частицами. Поэтому чем дальше находится сечение образца от плит пресса, тем легче происходит разрушение в этом сечении и образца в целом. По этой же причине при   испытании   хрупких   материалов   (камня,   бетона,   кирпича и т. п.) образуется характерная форма разрушения — образец превращается в две усеченные пирамиды, сложенные вершинами ( 1.6).

На прочность материала оказывают влияние не только форма и размер образца, но и характер его поверхности и скорость приложения нагрузки. Поэтому для получения сравнимых результатов нужно придерживаться стандартных методов испытания, установленных для данного материала. В табл. 1.4 приведены характерные образцы, применяемые для определения предела прочности строительных материалов.

Прочность зависит также от структуры материала, его плотности (пористости), влажности, направления приложения нагрузки. На изгиб испытывают образцы в виде балочек, расположенных на двух опорах и нагруженных одним или двумя сосредоточенными грузами, увеличиваемыми до тех пор, пока балочки не разрушатся.

В материалах конструкций допускаются напряжения, составляющие только часть предела прочности, таким образом создается запас прочности. При установлении величины запаса прочности учитывают неоднородность материала — чем менее однороден материал, тем выше должен быть запас прочности.

При установлении коэффициента запаса прочности важными являются   агрессивность   эксплуатационной   среды   и   характер приложения нагрузки. Агрессивная среда и знакопеременные нагрузки, вызывающие усталость материала, требуют более высокого коэффициента запаса прочности. Запас прочности, обеспечивающий сохранность и долговечность конструкций зданий и сооружений, устанавливают нормами проектирования и определяют видом и качеством материала, условиями работы и классом здания по долговечности, а также специальными технико-экономическими расчетами.

За последние годы в практику строительства внедряются новые методы контроля прочности, позволяющие испытывать без разрушения образцы или отдельные элементы конструкций. Этими методами можно испытывать изделия и конструкции при их изготовлении на заводах и строительных объектах, а также после установки их в зданиях и сооружениях.

Известны акустические методы, из которых наибольшее распространение получили импульсный и резонансный. Указанным методам присуще общее основное положение, а именно: физические свойства материала или изделия оцениваются по косвенным показателям — скорости распространения ультразвука или времени распространения волны удара, а также частотой собственных колебаний материала и характеристикой их затухания. • Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость не всегда соответствует прочности материала. Для определения твердости существует несколько методов.

Твердость каменных материалов оценивают по шкале Мооса, состоящей из десяти минералов, расположенных по степени возрастания их твердости. Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один чертит, а другой чертится этим материалом. Твердость металлов и пластмасс определяют вдавливанием стального шарика. От твердости материалов зависит их истираемость. Это свойство материала важно при обработке, а также при использовании его для полов, дорожных покрытий.

 

Шкала твердости Мооса

1.         Тальк или мел Легко чертится ногтем

2.         Гипс или каменная соль          Чертится ногтем

3.         Кальцит или ангидрит Легко чертится стальным ножом

4.         Плавиковый шпат       Чертится стальным ножом  под небольшим нажимом

5.         Апатит  (сталь)           Чертится стальным ножом под большим нажимом

6.         Полевой шпат Слегка  царапает стекло, стальным

ножом не чертится

7.         Кварц  Легко чертит стекло, стальным ножом не чертится

8.         Топаз

9.         Корунд

10. Алмаз

 

•          Истираемость материала характеризуется потерей первоначальной массы, отнесенной к 1 м2 площади истирания. Сопротивление истиранию определяют для материалов, предназначенных для полов, дорожных покрытий, лестничных ступеней и др.

•          ИзносЬм называют разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Прочность при износе оценивается потерей в массе, выраженной в процентах. Износу подвергают материалы для дорожных покрытий и балласта железных дорог.

•          Сопротивление удару имеет большое значение для материалов, применяемых в полах и дорожных покрытиях. Предел прочности материала при ударе (Дж/м3) характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение образца, отнесенной к единице объема материала. Испытание материалов на удар производят на специальном приборе — копре.

•          Деформация — изменение размеров и формы материалов под нагрузкой. Если после снятия нагрузки образец материала восстанавливает свои размеры и форму, то деформацию называют упругой, если же он частично или полностью сохраняет изменение формы после снятия нагрузки, то такую деформацию называют пластической.

•          Упругость — свойство материала восстанавливать после снятия нагрузки свою первоначальную форму и размеры. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторой очень малой величины (устанавливаемой техническими условиями на данный материал).

Пластичность — свойство материала изменять свою форму под нагрузкой без появления трещин (без нарушения сплошности) и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Все материалы делятся на пластичные и хрупкие. К пластичным материалам относят сталь, медь, глиняное тесто, нагретый битум и т. п. Хрупкие материалы разрушаются внезапно без значительной деформации. К ним относят каменные материалы. Хрупкие материалы хорошо сопротивляются только сжатию и плохо — растяжению, изгибу, удару.

 

К содержанию книги: "Строительные материалы и изделия"

 

Смотрите также:

 

 Минеральные вяжущие вещества   Бетон и строительные растворы   Добавки в бетон  Гидроизоляция  Каркасные работы  Внутренние перегородки  Лаки и краски  Строительство дома

 

Строительные материалы 

 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Связь состава, структуры и свойств

Стандартизация свойств. Марки материалов

Физические свойства

Механические свойства стройматериалов

Химические и технологические свойства стройматериалов. Химические и физико-химические свойства

Технологические свойства стройматериалов

Методика преподавания свойств строительных материалов

  

ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Магматические породы

Химический и минеральный составы магматических пород

Важнейшие виды магматических пород и их строительные свойства

Осадочные горные породы. Классификация осадочных горных пород

Химический и минеральный составы осадочных пород

Важнейшие виды осадочных пород и их строительные свойства

Важнейшие метаморфические породы

Виды материалов и изделий. Технические требования к ним

Добыча и обработка каменных материалов. Технология каменных материалов и изделий включает добычу горной породы и ее обработку

Меры защиты каменных материалов от выветривания в сооружениях

Методика преподавания природных каменных материалов

 

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Сырье для производства керамических материалов и изделий

Непластичные материалы

Глазури и ангобы

Общая схема производства керамических изделий

Стеновые материалы

Кирпич керамический обыкновенный

Эффективные стеновые керамические изделия

Монтаж дома из керамических панелей

Облицовочные материалы и изделия

Керамические изделия для внутренней облицовки

Керамические материалы и изделия различного назначения

Керамические трубы

Санитарно-техническая керамика

Теплоизоляционные керамические изделия

Кислотоупорные керамические изделия

Огнеупорные материалы

Методика преподавания керамических материалов и изделий

 

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ

Стекло и изделия из стекла

Сырье

Производство стекла

Свойства

Разновидности стекла и стеклянных изделий в строительстве

Ситаллы и шлакоситаллы

Литые каменные изделия

Методика преподавания стекла и других плавленых материалов и изделий

  

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Сырьевые материалы и основы технологии неорганических вяжущих веществ

Производство неорганических вяжущих веществ

Воздушные вяжущие вещества

Свойства гипсовых вяжущих

Применение гипсовых вяжущих

Магнезиальные вяжущие вещества

Растворимое стекло и кислотоупорный цемент

Известь строительная воздушная

Твердение и свойства

Применение извести

Гидравлические вяжущие вещества

Портландцемент

Состав портландцемента

Твердение портландцемента

Структура портландцемента

Свойства портландцемента

Стойкость затвердевшего цемента

Применение портландцемента

Разновидности портландцемента

Портландцементы с активными минеральными добавками

Твердение

Свойства портландцементов

Другие вяжущие с активными минеральными добавками

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие. Глиноземистый цемент

Сырье и производство

Состав и особенности твердения глиноземистого цемента

Свойства и применение глиноземистого цемента

Расширяющиеся и безусадочные цементы

Методика преподавания неорганических вяжущих веществ

  

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Основные свойства строительных растворов

Применение растворов различных видов

Методика преподавания бетонов и строительных растворов

 

ИСКУССТВЕННЫЕ КАМЕННЫЕ БЕЗОБЖИГОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Силикатные материалы и изделия

Сырье

Производство силикатных изделий

Тяжелый силикатный бетон

Легкие силикатные бетоны

Ячеистые силикатные бетоны

Гипсовые и гипсобетонные изделия

Свойства изделий на основе гипса

Производство изделий из гипсовых и гипсобетонных смесей

Асбестоцементные материалы и изделия

Сырье

Производство асбестоцементных изделий

Виды асбестоцементных изделий

 

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Основы технологии черных металлов

Производство стали

Строение металлов

Кривые охлаждения и нагревания железа

Структура

Механические испытания металлов

Основы термической обработки стали

Виды термической обработки стали

Химико-термическая обработка стали

Наклеп, возврат и старение стали

Применение металлов в строительстве. Сталь углеродистая обыкновенного качества

Сталь легированная

Применение стали в строительстве

Чугуны

Цветные металлы и сплавы

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Сварка металлов

 

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Строение и состав древесины

Механические свойства древесины

Пороки древесины

Сушка древесины

Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания

Основные породы древесины, применяемые в строительстве

Материалы и изделия из древесины

Строительные детали и изделия из древесины

Методика преподавания материалов и изделий из древесины

  

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Строение и свойства теплоизоляционных материалов

Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия

Теплоизоляционные материалы из вспученных горных пород и изделия на их основе

Органические теплоизоляционные материалы и изделия

Акустические материалы и изделия

Звукопоглощающие материалы и изделия

Звукоизоляционные материалы и изделия

Методика преподавания теплоизоляционных и акустических материалов и изделий

 

БИТУМНЫЕ И ДЕГТЕВЫЕ ВЯЖУЩИЕ И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Битумы

Состав и структура битумов

Свойства битумов

Дегти

Состав, свойства и применение дегтя

Смешанные вяжущие на основе битумов и дегтей, эмульсии и пасты

Материалы на основе битумов и дегтей

Сырье

Структура и состав асфальтового бетона

Производство асфальтового бетона

Свойства асфальтового бетона

Применение асфальтового бетона

Кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие материалы

Покровные материалы

Рулонные покровные материалы

Беспокровные рулонные материалы на основе

Обмазочные материалы (мастики, эмульсии и пасты)

Герметизирующие материалы (герметики) на основе битумов

Методика преподавания вяжущих и материалов на основе битумов и дегтей

  

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПЛАСТМАСС

Основные компоненты пластмасс

Наполнители

Пластификаторы. Стабилизаторы, отвердители, инициаторы

Основные свойства строительных пластмасс. Прочность пластмасс

Виды строительных материалов и изделий из пластмасс

Конструкционно-отделочные и отделочные материалы

Материалы для полов

Теплоизоляционные материалы

Гидроизоляционные материалы и герметики

Трубы и санитарно-технические изделия

Применение полимеров в технологии бетонов

Клеи на основе полимеров

Методика преподавания материалов и изделий из пластмасс

  

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Пигменты и наполнители

Природные неорганические пигменты

Искусственные неорганические пигменты

Металлические и органические пигменты

Связующие вещества, растворители и разбавители

Растворители и разбавители

Красочные составы

Лаки

Водоразбавляемые краски на основе неорганических вяжущих веществ и клеев



Rambler's Top100