Коэффициенты водопоглащения материалов

№	Материал	Плотность, кг/м^3	Коэффициенты водопоглащения Wo, , %
1 2 3 4 5 6 7 8 9	Дерево Минвата Ячеистый бетон Кирпич Пенополиуретан Тисма Полистирол Пеноплэкс Экстралол	450 80 500 800 60 30 25 40 37	0,5 0,4 0,2 0,15 0,08 0,05 0,02 0,004 0,002

Морозостойкость строительных материалов (кирпича, бетона и других пористых материалов) – это способность материала, насыщенного водой, выдерживать многократное попеременное (циклическое) замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и допустимого понижения прочности.

Морозостойкость материала оценивается маркой морозоустойчивости (например, F35), это наибольшее количество циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдержат образцы материала без снижения прочности их на сжатие не более чем на 15 % от первоначального значения и при этом не иметь видимых повреждений: выкрашиваний и трещин.

Образцы, насыщенные водой выдерживают в морозильной камере (≤  -17^оС), а оттаивание проводят в воде при комнатной температуре.

Силикатный кирпич Тюменского завода силикатных изделий (поселок Винзили) обладает морозостойкостью 35…50 циклов.           

Что происходит в циклах замораживания – размораживания? Вода при замерзании расширяется на 8,8%. В порах образуются растягивающие дополнительные напряжения, могут возникать макро и микротрещины с возможным разрушением структуры. Это в итоге и приводит к разрушению строительного материала. Многие материалы выдерживают 200…300 циклов, т.е. имеют морозоустойчивость в пределах F200…. F300.

Хладостойкость (морозостойкость)- это способность полимерных материалов противостоять низким температурам. Это минусовые температуры, при которых после установленного времени выдержки на образцах материала появляются признаки механического разрушения (трещины). Ниже температур хладостойкости материал нельзя использовать.

Уровни морозостойкости составляют:

- 20 ^оС для полипропилена (ПП);

 -70 ^оС для полиэтилена (ПЭ);

- 10 ^оС для поливинилхлорида.

Огнестойкость характеризует способность строительных материалов выдерживать без разрушений действие высоких температур в течение сравнительно короткого промежутка времени (пожара).

Различают несгораемые, трудносгораемые и сгораемые материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются. Некоторые при действии высоких температур не деформируются (кирпич, черепица), другие деформируются (сталь), третьи растрескиваются (гранит, природный камень) при воздействии огня и воды при тушении пожара, а трудносгораемые (фибролит, асфальтобетон) при высоких температурах тлеют, но при удалении огня эти процессы у них прекращаются.

Сгораемые материалы (древесина, войлок, смолы,…) продолжают гореть при удалении источника огня.

Материал (шамот, динас…) считается огнеупорным, если при длительном воздействии высоких температур (>1580 ^оС) он не размягчается и сохраняет свои свойства. Огнеупорными материалами выполняют футеровку металлургических и промышленных печей.

Жаростойкими (керамический кирпич, огнеупорные материалы) являются материалы, способные длительное время удерживать действие высоких температур (до 1000 ^оС).

Огнеупоры (керамики) чаще всего состоят из смеси кремнезема SiO₂ и глинозема Al₂O₃. С возрастанием доли окисла алюминия возрастает огнестойкость материала.

На рис.2.8. представлены температуры плавления и самовозгорания различных материалов и время нагрева их до этого состояния.

Электромагнитные свойства

Электрические свойства – способность материала проводить электрический ток. Это касается, в первую очередь, металлических изделий.

Основными электрическими характеристиками для материалов являются:

g - удельная электропроводность;

r_o - удельное электрическое сопротивление, т.е. обратная величина значению удельной электропроводности g;

a_ro - температурный коэффициент удельного электрического сопротивления.

Электропроводность – это способность материала пропускать электрический ток под воздействием электрического поля, а удельная электропроводность - физическая величина, количественно характеризующая эту способность.

Электрический ток проходит через материал, если к образцу приложена разность потенциалов (напряжение U), а сам материал хорошо проводит электрический ток, т.е. имеет низкое омическое сопротивление R.

По закону Ома сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R проводника:

I =U / R.

В свою очередь, электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально удельному электрическому сопротивлению материала и длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения (рис. 2.9):

R =r l /S,

где S и l – соответственно, площадь (мм²) и длина проводника (м);

R – электрическое сопротивление, Ом.

Отсюда находим

r =R S/l.

После подстановки получаем размерность коэффициента удельного электрического сопротивления материала проводника r

[r]= [Ом´мм² /м ]= [Ом´(10^-3м ²)² /м ]=[Ом´м ´10 ^-6].

Удельноеэлектрическое сопротивление r- характеристика, применяемая для оценки электросопротивления материалов, которые по диапазону удельных электрических сопротивлений r делятся на три группы:

1. Проводники - 10^-3…10^-5 и менее,     Ом×´ м.

2. Полупроводники - около 10^-6…10⁷ Ом×´ м.

3. Диэлектрики - порядка 10⁷ …10¹⁸    Ом×´ м.

Чистые металлы обладают очень низким удельным электросопротивлением (r = 0,015…0,105 мкОм×´м), а сплавы имеют более высокие (r = 0,03…1,8 мкОм×´м) значения его.

В практике электротехнических расчетов в качестве единицы измерения r применяют Ом×см и Ом×мм²/м.

Эксплуатация электротехнических устройств происходит в широком диапазоне температур, поэтому для практики очень важно знать зависимости удельного электрического сопротивления от температуры.

Нагрев увеличивает электрическое сопротивление большинства металлов и сплавов. Для чистых металлов это увеличение составляет»4 % на каждые 10 градусов повышения температуры. Так, сопротивление отрезка медного провода, составляющее 1 Ом при 0 ^оС, возрастает на 0,00426 Ом на каждый градус повышения температуры.

В отличие от проводников сопротивление полупроводников с повышением температуры уменьшается.

Сравнительные удельные характеристики различных материалов приведены в таблице 2.10, из которой видно, что наилучшими проводниками являются серебро и медь.

 В этой таблице в правом столбике представлена удельная проводимость материалов (%) по отношению к удельной проводимости меди при 20 °С, т.е. медь является эталоном электропроводимости, а алюминий находится по этому показателю на 3-м месте. Однако, он значительно дешевле меди и тем более серебра, поэтому широко используется в кабельной промышленности.

В настоящее время по СНИПам разрешается выполнять скрытую электропроводку только из меди (запрещено использовать более дешевую практически в два раза алюминиевую проводку). Вольфрам и никель имеют относительно высокие удельные сопротивления; первый применяется в нитях накаливания электрических ламп и в сварочных неплавящих электродах, а второй – в электронагревательных приборах (нихромовые стали).

 Таблица 2.10

Удельное электрическое сопротивление и электропроводимость материалов

!№	Материалы	Удельное электрическое сопротивление, 10^-8 Ом´м	Относительная электропроводимость, %
1	Медь	1,71	100
2	Алюминий	2,7	65
3	Латунь	6,2	28
4	Золото	2,35	75
5	Железо	9,7	17,7
6	Сталь углеродистая	18	9,5
7	Сталь легированная	5,6	31
8	Нихром	108	1,6
9	Платина	10,6	16
10	Серебро	1,59	106
11	Вольфрам	5,65	30

Диэлектрическая проницаемость - величина, показывающая во сколько раз взаимодействие двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Определяется она как отношение емкости конденсатора с испытываемым материалом С между его пластинами к емкости конденсатора Со, когда между пластинами находится вакуум:

e_r=С/Со.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость характеризует во сколько раз взаимодействие двух зарядов в испытываемом материале e_r меньше, чем в вакууме e_о.