Определение физических свойств строительных материалов

Физические свойства материала характеризуют его поведение под воздействием физических факторов, моделирующих воздействие внешней среды и условия работы материала (действие воды, высоких и низких температур и т. п.). К физическим свойствам относятся плотность, пористость, влажность, водопоглощение, морозостойкость.

В зависимости от того, берется ли в расчет объем только самого вещества, из которого состоит материал, или весь объем материала с порами и пустотами, различают истинную и среднюю плотность.

Истинная плотность ρ (кг/м³) — масса единицы объема материала, когда в расчет берется только объем твердого вещества V(м³):

. (1)

Таким образом, истинная плотность характеризует не материал, а вещество, из которого состоит материал, – это физическая константа вещества.

У каменных материалов как природных (песок, гранит, известняк), так и искусственных (кирпич, бетон, стекло), состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность колеблется в пределах 2500 – 3000 кг/м³.

Истинная плотность органических материалов, состоящих в основном из углерода, водорода и кислорода (битум, полимеры, масла), составляет 800 – 1200 кг/м³. Относительно высокая истинная плотность у древесины – около 1500 кг/м³.

Средняя плотность материала ρ_m (кг/м³) – физическая величина, определяемая отношением массы m (кг) материала ко всему занимаемому им объему V_ест (м³), включая имеющиеся в нем поры и пустоты:

 

. (2)

Следовательно, плотность материала меняется в зависимости от его структуры. Поэтому искусственные материалы (бетоны, керамику и т. п.) можно получать с заданной (требуемой) плотностью. Например, меняя пористость бетона, можно получить как тяжелый бетон плотностью до 2500 кг/м³, так и особо легкий – плотностью менее 500 кг/м³.

Пористость – степень заполнения объема материала порами, %:

. (3)

Обычно пористость рассчитывают исходя из средней и истинной плотности материала:

. (4)

Влажность – содержание влаги в материале в данный момент, отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии. Влажность W_m (%) определяют по формуле

, (5)

где – масса материала в естественно влажном состоянии, г;

– масса материала, высушенного до постоянной массы, г.

Водопоглощение — способность материала поглощать влагу и удерживать ее в своих порах. Водопоглощение характеризуется максимальным количеством воды, поглощаемым образом материала при выдерживании его в воде, отнесенным к массе сухого образца (водопоглощение по массе ) или к его объему (объемное водопоглощение ).

Водопоглощение и (%) определяют по формулам:

; (6)

, (7)

где – масса материала в насыщенном водой состоянии, г;

– масса сухого материала, г;

– объем материала в сухом состоянии, см³;