Теплофизические свойства материалов. Зависимость свойств от температуры.

1) Морозостойкость - способность насыщенного водой материала выдерживать неоднократные замораживания и размораживания (оттаивания) без признаков значительного снижения прочности и разрушения.

Морозостойкость характеризует долговечность строительных материалов в конструкциях. Осенью материалы особенно насыщаются водой, а при наступлении морозов эта вода замерзает в порах, превращаясь в лед, и увеличивается на 9%. Лед, как клинок, давит на стенки пор и разрушает их. При следующем увлажнении вода проникает еще и еще глубже. Повторение этих процессов приводит к "шелушению" поверхности материалов, которое начинает распространяться внутрь. Как правило, пористые материалы являются достаточно морозостойкими, если при насыщении вода заполняет не более 85% объема пор. Следовательно, наибольшей морозостойкостью обладают материалы с закрытой структурой пустот и пор, а так же плотные материалы.

2) Теплопроводность  - способность материала проводить через свою толщину тепловой поток, который возникает из-за разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Проводить тепло способны все материалы, но теплопроводность при этом у них различна. Она зависит от вида материала, пористости, плотности, влажности, средней температуры, при которой происходит передача тепла. Так как большинство материалов имеют поры и пустоты, а теплопроводность воздуха меньше, чем у твердых материалов, то увеличение пористости приводит к снижению теплопроводности.

Термическое сопротивление - величина, обратная сопротивлению. Благодаря низкой теплопроводности воздуха, он оказывает огромное термическое сопротивление прохождению потока тепла. На теплопроводность материала влияет характер пор. Теплопроводность материала (при одинаковой пористости) будет меньше при мелких порах, потому как в крупных порах произойдет передача теплоты конвекцией. При наличии крупных сообщающихся пор теплопроводность увеличивается. С замкнутым порами материалы менее теплопроводны, чем с сообщающимися порами. Теплопроводность зависит от структуры материала. У материала со слоистыми и волокнистым строением теплопроводность вдоль и поперек различна (пример - древесина). Более теплопроводными будут влажные материалы, потому как теплопроводность воды больше в 25 раз, чем у воздуха. Когда повышается температура, теплопроводность возрастает у большинства материалов, а у некоторых уменьшается (металлы).

3) Теплоемкость - способность материала поглощать при нагревании и отдавать при охлаждении определенное количество теплоты. При расчетах теплоустойчивости наружных стен отапливаемых зданий, расчете подогревов растворов, бетонов и т.д. учитывают теплоемкость.

4) Огнестойкость - способность материала противостоять воздействию огня, высоких температур и воды в условиях пожара. Огонь вызывает у материалов химическое разложение (доломит, известняк, органические материалы), плавление (пластмассы, алюминий), деформации и разрушения (гранит, сталь). По степени огнестойкости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые, сгораемые. В условиях пожара несгораемые материалы не обугливаются и не тлеют. К ним относятся: керамический кирпич, бетон, черепица, природные и асбестоцементные каменные материалы. Под действием огня трудносгораемые материалы с трудом воспламеняются, обугливаются и тлеют, но лишь при наличии источника огня. К ним относят: стеклопластики, асфальтовый бетон, оштукатуренную древесину. Сгораемые материалы при пожаре воспламеняются, горят и тлеют, после удаления источника огня продолжают гореть.

5) Огнеупорность - способность материала выдерживать продолжительное воздействие высоких температур без деформаций и размягчений. По степени огнеупорности материалы подразделяют на: огнеупорные, тугоплавкие, легкоплавкие. Огнеупорные материалы способны выдержать длительное воздействие температуры свыше 1580°С. Они применяются для футеровки внутренних поверхностей промышленных печей (магнезитовые и графитовые материалы, шамотный кирпич). Тугоплавкие материалы могут выдерживать без размягчения температуру 1350...1580°С (кирпич гжельский для кладки печей). Легкоплавкие материалы размягчаются при температуре ниже 1350°С (пустотелый и полнотелый керамический кирпич).