Властивості матеріалів: густина, пружність, міцність.

Міцність — це здатність матеріалу чинити опір руйнуванню від внутрішніх напружень, що виникають під дією різних зовнішніх навантажень. У процесі експлуатації будівель і споруд будівельні матеріали найчастіше зазнають напружень стискання, вигину, розтягу, зрізу та удару.

Будівельні матеріали по-різному сприймають різні навантаження. Це залежить від хімічного та мінералогічного складів матеріалу, структури та будови. Так, природні та кам’яні матеріали, кирпич, бетон тощо добре працюють на стискання, але погано на розтяг і вигин. При розтягу вони витримують навантаження у 10—15 разів менше, ніж при стисканні. Тому такі матеріали застосовують переважно у конструкціях, які працюють здебільшого на стискання (колоні, стіни). Матеріали з волокнистими наповнювачами мають підвищену міцність при вигині, показник якої порівняно з міцністю при стисканні нижчий лише в 1,5—3 рази (наприклад, азбестоцементні покрівельні вироби).

Ряд будівельних матеріалів, наприклад, деревина, сталь, деякі полімери (склопластики), добре працюють на стискування і вигин, а тому застосовуються в таких несучих конструкціях, як балки, ферми, труби.

Міцність будівельних матеріалів характеризується межею міцності при стисканні, вигині тощо. Вона чисельно дорівнює напруженню в матеріалі, що відповідає навантаженню, що призвело до руйнування зразка. Границя міцності для різних видів навантажень вимірюється у мегапаскалях (МПа).

Твердість — це здатність матеріалу чинити опір місцевим деформаціям, що виникають тоді, коли до нього проникають інші, твердіші тіла. Твердість матеріалів не завжди відповідає їхній міцності, тобто при різній міцності твердість їх може бути однаковою.

Твердість металів, бетону, деревини та деяких інших матеріалів; визначають, вдавлюючи в зразки з певним зусиллям сталеву кульку або наконечник (конус, піраміду). Ступінь твердості встановлюють і величиною відбитка. Число твердості за Брінеллем (НВ) визначають відношенням прикладеного навантаження Рдо площі поверхні відбитка Р і обчислюють за формулою, МПа,

Ступінь твердості мінералів та гірських порід визначають за шкалою порівняльної твердості Моосу, що складається з десяти мінералів-еталонів: тальк — 1; гіпс – 2; кальцит – 3; плавиковий шпат – 4; апатит-5; ортоклаз -6; кварц – 7; топаз -8; корунд -9; алмаз-10.

Пружність — це здатність твердого тіла деформуватися рдд дією зовнішніх сил і самочинно відновлювати початкову форму та оС'<- ним, коли припиняється дія навантаження. Початкова форма може відновлюватися повністю або частично (якщо навантаження великі). Пружну деформацію, яка повністю зникає із зняттям зовнішніх сил, називають зворотною. Якщо форма відновлюється частично, то в матеріалі є залишкові деформації. Для деяких високоеластичних матеріалів (ела-стоміри), наприклад каучуку, пружна деформація може перевищувати 100 % через розрив зв’язків вже випрямлених молекул, тобто обсяг [матеріалу після зняття навантаження може бути більшим за початковий.

Границя пружності — це найбільше напруження, при якому залишкові деформації мають найменше (допустиме за нормами) значення, тобто матеріал практично зазнає оборотних пружних деформацій.

Модуль пружності Е, МПа, характеризує жорсткість матеріалу, тобто здатність його деформуватися під дією зовнішніх сил. Чим вище енергія міжатомних зв’язків у матеріалі, тим менше схильний він до деформацій і тим вищий його модуль пружності. Наприклад, для заліза Е = 21,1 • 10 ^-4 , для алюмінію-7 • ^10-4 , для свинцю – 1,5-10 ^-4 , для полістиролу – 0,3 • 10 ^-4 , для каучуку – 0,007 X X ^10-4 МПа.

Пластичність — це здатність матеріалу під дією зовнішніх сил змінювати свою форму та розміри без руйнування та зберігати знижену форму і тоді, коли навантаження знято. Такі пластичні (залишкові) деформації називають необоротними. 

Кислотостійкість – це здатність матеріалу (виробу) чинити опір дії розчинних кислот або їх сумішей в межах, установлених нормативними документами. Наприклад, кислотостійкість каналізаційних керамічних труб становить не менше 92 % (тобто втрати за масою – до 8 %).

Лугостійкість – це здатність матеріалу (виробу) чинити опір дії лугів в межах, встановлених нормативними документами.

Токсичність – це здатність матеріалу в процесі виготовлення та особливо експлуатації за певних умов виділяти шкідливі для здоров’я людини (ядовиті) речовини.

Розчинність – це здатність матеріалу розчинюватись у воді, олії, бензині, скипидарі та інших речовинах-розчинниках.

Корозійна стійкість – це здатність матеріалу не руйнуватися під впливом речовин, з якими він стикається в процесі експлуатації. Корозія обумовлена ​​хімічними та електрохімічними процесами, що відбуваються у твердих тілах при взаємодії із зовнішньою средою.

Біокорозія – корозія металів, спричинена мікроорганізмами або продуктами їхньої життєдіяльності.

Лакофарбовими називають матеріали, які здатні при нанесенні на поверхню утворювати тонкі плівкові покриття. Такі покриття зручні за методом нанесення, вигідні за вартістю робіт та відзначаються довговічністю. Вони повинні відзначатися високою адгезією (лат. Adhaesio — прилипання) до вкриваних поверхонь, стійкістю до тепла, світла та хімічних реагентів, водонепроникністю, гладкістю, твердістю та еластичністю утворюваної плівки, добрими захисними та декоративними властивостями.

Матеріали для створення лакофарбового покриття складаються з багатьох компонентів, суміш яких після нанесення тонкою кулею на поверхню і висихання, створює плівку міцно зчеплену з нею. Основні компоненти:

Плівкоутворюючі речовини. Вони можуть утворювати плівки:

– не перетворювані – виникають після висихання розчинника

— перетворювані — виникають як наслідок складних фізико-хімічних процесів при висиханні розчинника

Практичне завдання: створити міні-плакат «Матеріал, який працює».

1. оберіть матеріал:

• бетон

• сталь

• Деревина

• скло

• кирпич

• фарба

• емаль

• лак

• гума

• каучук

• полімерна глина

• асбест

На плакаті мають бути відображені:

1. Назва

2. 3 властивості 

   • Механічні 

   • Хімічні

   • Технологічні 

3. 2-3 приклади застосування

4. 1 сильна та 1 слабка сторона (переваги та недоліки)

5. цікавий факт про цей матеріал

Пластичність деяких будівельних матеріалів змінюється під дією температури: при нагріванні – підвищується, при охолодженні – знижується. До таких матеріалів належать бітуми, деякі сорти сталі та ряд полімерних матеріалів. Пластичність істотно впливає на технологію виробництва, якість матеріалів та їх експлуатаційні властивості.

Крихкість — це здатність матеріалів під впливом зовнішніх навантажень руйнуватися без попередніх пластичних деформацій, тільки-но діючі на них зусилля досягають граничних (руйнівних) значень. Ця властивість протилежна до пластичності. Для крихких матеріалів характерні слабкий опір ударним навантаженням, а також ликий розрив показників межі міцності при стисканні та розтягу. До прикладу, для щільних і міцних кам’яних (природних) матеріалів Д’іюіт = (1/40… 1/60) І?ст- До крихких матеріалів належать також скло, чугун, бетон і деякі полімерні матеріали.

Крихкість і пластичність будівельних матеріалів можуть змінюватися не лише під дією температури, а й із зміною вологості та швидкості наростання навантаження, що діє на них. Наприклад, глина у сухому стані крихка, а у увлажненому (глиняні тісто) — пластична. Повзучість — це здатність матеріалу при тривалому навантажуванні виявляти недружні деформації, які наростають. Для деяких матеріалів (бетону, гіпсових, асбестоцементних виробів тощо) ця здатність спостерігається за звичайних температур, для металів — за підвищених.