Учебное электронное издание по дисциплине: ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебное электронное издание ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изложены краткие теоретические сведения об основных свойствах строительных материалов.  Для   студентов   СПО   изучающих   дисциплины   «Строительные   материалы»,   «Материаловедение»,   «Добычу   не   рудных строительных материалов». Медведева Надежда Александровна 2018 ОГЛАВЛЕНИЕ  ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………............ 3 1. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ………... 5 2. ФИЗИКО­МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА…….............………….......... 7 2.1. Параметры состояния материала…………………………………………... 9 2.2. Гидрофизические свойства.............................................................................9 2.3. Теплофизические свойства............................................................................12 2.4. Механические свойства............................................................................... .15  2.4.1. Прочностные свойства..................................................................... . . . . . 15  2.4.2. Деформативные свойства.................................................................. . . . . 17  3. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО­ХИМИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА…….........18  3.1. Химические свойства………………………………………….....................18 3.2. Физико­химические свойства.....................................................................  18 4. НАДЕЖНОСТЬ…….............………….......................................................  18  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . .…………………………………............ 20 ВВЕДЕНИЕ Каждый   строительный   материал   имеет   различные   названия,   состав, строение (или структуру) и показатели свойств. Свойства определяют область рационального   применения   и   возможность   его   сочетания   с   другими материалами.  Основные   свойства   строительных   материалов   зависят   от   их химического состава и структуры (строения).  В зависимости от химического состава строительные материала принято делить на:   органические (древесина, битумные материалы, пластмассы);   минеральные (природный камень, бетон, керамика и т.п.);   металлические (сталь, чугун, цветные металлы).  У каждой из этих групп материалов есть свои специфические свойства. Так, органические материалы не выдерживают высоких тем­ператур и горят. Минеральные   материалы,   напротив,   имеют   значитель­но   более   высокие температуры применения, а металлы хорошо прово­дят электрический ток и тепло.  Не меньше, чем химический состав, на свойства материала влияет его строение. При одном и том же химическом составе материалы раз­личного строения   обладают   разными   свойствами.   Например,   мел   и   мрамор   —   две горные породы, состоящие из карбоната кальция СаСО3, но пористый рыхлый мел имеет низкую прочность и легко размокает в воде, а плотный мрамор прочен и стоек к действию воды.  Исходя   из   условий   работы   материала   в   сооружении,   строительные материалы можно разделить по назначению на две группы.  Первую группу составляют конструкционные материалы:  1)   природные   каменные   материалы   (например   гранит,   базальт,   из­вестняк, песчаник, мрамор);  2) искусственные каменные материалы, получаемые на основе ми­неральных вяжущих веществ без обжига (например бетоны, строительные растворы);  3) искусственные каменные материалы, получаемые обжигом ми­нерального сырья (например керамические кирпичи и камни, стекло); 4) металлы (например сталь и ее сплавы, алюминий и его спла­вы и др.);  5) конструкционные пластмассы (например стеклопластики);  6) материалы из древесины.  Вторая   группа  объединяет   строительные   материалы   специального назначения.   Они   необходимы   для   защиты   конструкций   от   вредных воздействий окружающей среды, создания комфорта, а также для повышения надежности   зданий   при   эксплуатации.   К   ним   относятся   строительные материалы:  1)   теплоизоляционные   (например   минеральная   вата,   пенопласты,   ячеистые бетоны, пеностекло);  2) акустические (например легкие и ячеистые бетоны, пористые пластмассы, изделия   из   древесины,   тканевые   и   мембранные   материалы   на   основе минеральных и органических волокон);  3)   кровельные   и   гидроизоляционные   (например   рулонные   битумные материалы,   полимерные   пленки   и   мембраны,   битумные   и   полимерные   и битумно­полимерные мастики);  4)   герметизирующие   (например   герметики   на   основе   полиуретанов   и кремнийорганических соединений);  5) отделочные (например лакокрасочные, облицовочные материалы);  6) антикоррозионные (например мастики на основе битумных и полимерных композиций) и др. 1. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Строительные материалы характеризуются химическим и минеральным составами.  Химический состав  определяет содержание в материале химических элементов или их оксидов и позволяет оценить свойства материала: например огнестойкость,   биостойкость,   а   также   механическую   прочность   и   другие характеристики.  Минеральный   состав  показывает,   какие   минералы   и   в   каком количестве   содержатся,   например,   в   вяжущем   веществе   или   в   каменном материале, и определяет многие свойства материала.  Строение   материала   изучают   на   трех   уровнях:   на   макроуровне; микроуровне;   на   молекулярно­ионном   уровне,   изучаемом   методами рентгенографического анализа, электронной микроскопии и т.п.  Структура или строение материалов.  Под структурой материалов подразумевают взаимное расположение, форму и размеры частиц материала, пор,   их   размер   и   характер.   Различают  микроструктуру  —   строение материала,   видимое   только   под   микроскопом,   и  макрострук­туру  — строение, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении.  Макроструктура   может   быть   следующих   типов:   конгломератная,  ячеистая, мелкопористая,   рыхлозернистая   или   порошкообразная.  волокнистая, слоистая,   Конгломератная   структура  характерна   для   материалов,   зерна которых   соединены   цементирующим   веществом.   Это   характерно   для некоторых природных каменных материалов, бетона и др.  Ячеистая структура характеризуется наличием макропор: например в газои пенобетонах, ячеистых стекле и пластмассах.  Мелкопористая   структура   свойственна,   например,   цементному   камню, мелкозернистым бетонам, керамическим материалам, полученным способами высокого водозатворения или введения выгорающих добавок.  Волокнистая   и   слоистая   структура  характерна   для   материалов, состоящих из волокон; слоистая — из слоев. Волокнистая структура присуща древесине, изделиям из минеральной ваты и др. Слоистую структуру имеют листовые, плитные материалы (например фанера, пластики). Для   волокнистых   и   слоистых   материалов   характерно   явление анизотропии, то есть наличие различных свойств в разных направлениях.  Рыхлозернистая   структура  характерна   для   материалов,   состоящих   из отдельных, несвязанных зерен (песок, гравий и др.).  Микроструктура   веществ,   составляющих   материал,   может   быть кристаллической и аморфной.  Кристаллическими  называют   материалы,   состоящие   из   кристаллов (минералов),   в   каждом   из   которых   расположение   атомов,   ионов,   молекул имеет присущую ему кристаллическую решетку и трехмерную периодичность во всем объеме (в дальнем порядке).  Аморфными называют тела, в которых только ближайшие друг к другу атомы находятся в более или менее упорядоченном расположении; дальний же порядок отсутствует.  Неодинаковое   строение   кристаллических   и   аморфных   веществ определяет   и   различие   в   свойствах.   Аморфные   вещества   химически   более активны,   чем   кристаллические   такого   же   состава.   Существенное   различие между   аморфными   и   кристаллическими   веществами   состоит   в   том,   что кристаллические вещества при нагревании (при постоянном давлении) имеют определенную   температуру   плавления,   а   аморфные   —   размягчаются   и постепенно переходят в жидкое состояние. Прочность аморфных веществ, как правило,   ниже   кристаллических,   поэтому   для   получения   материалов повышенной прочности специально проводят кристаллизацию.  Внутреннее   строение  веществ,   составляющих   материал,   определяет механическую прочность, твердость и другие важные свойства материала. 2. ФИЗИКО­МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Физико­механические   свойства   зависят   от   состава,   структуры   ма­ териала   и   являются   показателями   качества.   Они   характеризуют   его   по­ ведение   под   действием   физических   факторов   (нагрузки,   воды,   высоких   и низких температур и т.п.).  2.1. ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА Каждый строительный материал имеет параметры состояния в момент его осмотра  или  исследования. К ним  относятся: плотность,  пористость  и влажность.  Плотность [г/см³, кг/м³] — физическая величина, определяемая массой единицы объема материала.  Любой   материал   состоит   из   твердого   вещества   и   пор   (за   исключением абсолютно   плотных   материалов:   например   металлов).   Поэтому   объем материала в естественном состоянии (Vе) складывается из объема вещества в абсолютно плотном состоянии (Vа) и объема пор (Vп):  Истинная   плотность   Vе = Vа + Vп.  ρ [г/см³,   кг/м³]   —   масса   единицы   объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор, пустот, трещин и т.п.):   = ρ m/Va.                                                      (1)                                                          Таким   образом,   истинная   плотность   характеризует   твердый   каркас материала и является его постоянной величиной.  Средняя   плотность   материала  ρm  [г/см³,   кг/м³]   —   масса   единицы объема   материала   в   естественном   состоянии   (т.е.   с   учетом   пор,   пустот, трещин и т.п.):                                                            ρm = m/Vе.                                                    (2) Следовательно, средняя плотность материала меняется в зависимости от его структуры.  Для сыпучих материалов (песка, щебня, гравия, цемента и т.п.) иногда используется понятие «насыпной плотности».  Насыпная плотность  н ρ [г/см³, кг/м³] — масса единицы объема рыхло насыпанных   зернистых   материалов   (с   учетом   пор   в   каждом   зерне   и межзерновых пустот).  Часто   среднюю   плотность   материала   относят   к   плотности   воды   при температуре   4ºС,   равной   1   г/см³   или   1000   кг/м3,   и   тогда   получается безразмерная величина, которую называют относительной плотностью d:                                                         d = ρm/ воды.                                                (3) Строение   пористого   материала   характеризуется   общей,   открытой   и закрытой   пористостью,   распределением   пор   по   их   диаметрам   и   удель­ной поверхностью пор.  ρ Пористость П [%] — степень заполнения объема материала порами:                                                              П = Vп/Vе.                                                  (4) плотности материала:  Обычно   пористость   рассчитывают,   исходя   из   средней   и   истинной                      = −Π ρ ρ ∙100 %=(1− m )∙100 %.                                        (5) Пористость   материала   характеризуют   не   только   с   количественной стороны, но и с качественной, т.е. по характеру пор: открытые и закры­тые, мелкие   (размером   в   сотые   и   тысячные   доли   миллиметра)   и   круп­ные   (от десятых долей миллиметра до 2...5 мм).  ρ ρ ρ Пористость строительных материалов колеблется в пределах от 0 до 90...98 % (см. табл. 1).  Плотность, кг/м³ Таблица 1  Пористость, % Истинная плотность, средняя плотность и пористость некоторых строительн ых материалов Материал Сталь Гранит Тяжелый бетон  Кирпич  истинная 7800...7900 2700...2800 средняя 7800...7900 2700...2800 2600...2700  2200...2500  2500...2600  1400...1800  Древесина  1500...1550  Пенопласты  950...1200  400...800  20...100  Тяжелый бетон  Кирпич  2600...2700  2200...2500  2500...2600  1400...1800  Древесина  1500...1550  Пенопласты  950...1200  400...800  20...100  0 0,5...1 8...12  25...45  45...70  90...98  8...12  25...45  45...70  90...98 Открытая пористость По — отношение суммарного объема всех пор, насыщающихся водой (Vводы), к объему материала в сухом состоянии (Vсух): По=водысух=(нас−сух)е∙ воды∙100 %,                                    (6)  ρ где mнас — масса материала в водонасыщенном состоянии [г, кг];  mсух — масса сухого материала [г, кг].  Открытые   поры   сообщаются   между   собой   и   с   окружающей   средой, поэтому при погружении образцов материала в воду они насыщаются водой. Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала и ухудшают его морозостойкость.  Закрытая   пористость   Пз  характеризует   объем   замкнутых,   не сообщающихся между собой и с окружающей средой пор:                                                    Пз = П – По.                                                       (7) Увеличение объема закрытых пор в материале способствует снижению его   водопоглощения,   повышению   морозостойкости   и   долговечности материала.  Таким   образом,   от   пористости   зависят:   водопоглощение, теплопроводность, акустические свойства, морозостойкость, прочность и др.  В   ряде   случаев   для   технических   расчетов   определяют  коэффициент плотности Кпл [%], характеризующий степень заполнения объема материала твердым веществом:                                                   Кпл=ρ ∙100 %.                                                 (8) Влажность W [%] — содержание влаги в материале в данный момент, ρ отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии:  (9) =вл − сухсух∙100 %, где mвл — масса материала в естественном состоянии [г, кг];  mсух — масса материала, высушенного до постоянной массы [г, кг].  2.2. ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Гидрофизические   свойства   определяют   отношение   материала   к действию воды и водяного пара.  Гигроскопичность  H  [%] — свойство материала поглощать водяной пар из воздуха: =(вл−сух)  /(сух)  ∙100 %, (10) где mвл — масса увлажненного образца [г, кг];  mсух — масса образца после высушивания [г, кг].  Поглощение влаги из воздуха обусловлено адсорбцией водяного пара на внутренних   поверхностях   пор   и   капиллярной   конденсацией.   Этот   процесс называется  сорбцией.   Древесина,   теплоизоляционные,   стеновые   и   другие пористые   материалы   обладают   развитой   внутренней   поверхностью   пор   и поэтому высокой сорбционной способностью.  Водопоглощение  (%)   —   способность   материала   поглощать   и удерживать воду после водонасыщения.  Водопоглощение выражают отношением количества поглощенной воды к   массе   сухого   материала   (водопоглощение  по массе  Wm)   или   степенью заполнения объема материала водой (водопоглощение по объему Wo).  Водопоглощение Wm и Wo определяют по формулам: 13 =(воды) / (сух)∙100 %=(нас – сух) / (сух)∙100 %;                    (11) o=воды / сух=(нас – сух) / (сух ∙ρводы) ∙100 %=∙,                (12) где mнас — масса материала в насыщенном водой состоянии [г];  mсух — масса сухого материала [г];  Vсух — объем материала в сухом состоянии [см³];  ρ воды — плотность воды, равная 1 г/см³.  d — относительная плотность материала.  Водопоглощение отрицательно влияет на основные свойства материала: увеличивается средняя плотность, материал набухает, его теплопроводность возрастает, а прочность и морозостойкость уменьшаются.  Коэффициент   насыщения   пор   водой   Кн  —   отношение водопоглощения по объему к общей пористости материала:                                                             Кн = Wо/П.                                                (13) Коэффициент насыщения позволяет оценить структуру материала. Он может изменяться от 0, когда все поры в материале замкнуты, до 1, когда все поры открыты, т.е. водопоглощение по объему равно пористости. Уменьшение Кн   (при   постоянной   общей   пористости)   свидетельствует   о   сокращении открытой пористости и повышении морозостойкости материала.  Водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду  под давлением.  Водонепроницаемость   материала   (например   бетона)   характеризуется маркой   по   водонепроницаемости,   обозначающей   одностороннее гидростатическое давление (в атм = кгс/см2), при котором бетонный образец­ цилиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Марка по водонепроницаемости обозначается: W2, W4, W6 ... W24.  Водостойкость  —   способность   материала,   насыщенного   водой, сохранять   свою   прочность.   Водостойкость   материала   характеризуется коэффициентом размягчения:                                                          Кр = Rнас/Rсух,                                           (14) где  Rнас   —   предел   прочности   материала   в   насыщенном   водой состоянии [МПа];  Rсух — предел прочности материала в сухом состоянии [МПа].  Коэффициент размягчения Кр определяется для материалов несущих конструкций. Материал считается водостойким при Кр ≥ 0,8. В этом случае их   разрешается   применять   в   местах   с   повышенной   влажностью   без специальных мероприятий по защите от увлажнения.  Паропроницаемость и сопротивление паропроницанию.  Паропропускающая паропроницаемостью и сопротивлением паропроницанию.  способность     материала   характеризуется Паропроницаемость  —   величина,   численно   равная   количеству водяного пара (в мг), проходящего за 1 ч через слой материала площадью 1 м2 и толщиной 1 м при условии, что температура воздуха у противоположных сторон   слоя   одинаковая,   а   разность   парциальных   давлений   водяного   пара равна 1 Па.  Сопротивление   паропроницанию  Rп  [м2∙ч∙Па/мг]   —   показатель, характеризующий   разность   парциальных   давлений   водяного   пара   (в   Па)   у противоположных   сторон   изделия   с   плоскопараллельными   сторонами,   при которой через изделие площадью 1 м2 за 1 ч проходит 1 мг водяного пара при равенстве   температуры   воздуха   у   противоположных   сторон   изделия; величина, численно равная отношению толщины слоя испытуемого материала к значению паропроницаемости.  Влажностные деформации — изменение размеров и объема материала при изменении влажности.  Усадка (усушка) — уменьшение размеров и объема материала при его высыхании [мм/м, %].  Набухание (разбухание)  — увеличение размеров и объема материала при увлажнении или полном насыщении материала водой [мм/м, %].  Влажностные   деформации   вызывают   растрескивание   и   оказывают отрицательное   влияние   на   материал   конструкции.   Показатели,   например, усадки   цементных   материалов   (бетонов,   растворов)   нормативно ограничивают.  Морозостойкость  —   способность   материала   в   водонасыщенном состоянии выдерживать циклы многократного замораживания и оттаивания без   внешних   признаков   разрушения,   снижения   массы   и   прочности   свыше нормативных значений.  Морозостойкость   может   быть   также   определена   ускоренными методами, например насыщением материалов в растворах солей.  В   зависимости   от   числа   циклов   замораживания­оттаивания,   которые выдержал материал, устанавливается его  марка по морозостойкости  (F15, F25, F35, F50, F100, F125, F150, F175, F200, F300, F400, F500 и более).  Один   цикл   испытания   включает   замораживание   насыщенного   водой образца  в  течение 4  ч при  температуре ­18±2  °С  в  морозильной   камере с последующим оттаиванием при температуре +18...20 °С в воде.  Разрушение   при   таких   циклических   воздействиях   знакопеременных температур связано как с появлением в нем растягивающих напряжений при образовании льда в порах материала, так и со всесторонним гидростатическим давлением воды. Увеличение объема при образовании льда составляет около 9 %.  Морозостойкость зависит главным образом от структуры материала — объема   открытых   пор,   величины   общей   пористости,   равномерности распределения пор по объему материала и их размеров. Срок   службы   строительных   материалов   и   конструкций, подвергающихся действию знакопеременных температур и воды, во многом обусловлен их морозостойкостью.  2.3. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Теплофизические   свойства   материала   обеспечивают   поддержание комфортной температуры в жилых зданиях и требуемого теплового режима на промышленных объектах, в трубопроводах и т.п.  Теплоемкость  С  [Дж/(кг∙ºС)]   —   способность   материала   поглощать тепло при нагревании.  Показателем теплоемкости служит  удельная теплоемкость  с, равная количеству теплоты, необходимой для нагревания материала массой 1 кг на 1 ºС:                                                                 = ∙Δ,                                             (15) где Q — количество теплоты [Дж];  m — масса материала [кг];  Δt — повышение температуры [ºС].  Теплоемкость   неорганических   строительных   материалов,   например бетона, кирпича, природных каменных материалов, находится в пределах от 0,75 до 0,92 кДж/(кг∙ºС); теплоемкость стали — 0,48 кДж/(кг∙ºС); древесины — 2,39...2,72 кДж/(кг∙ºС). Наибольшую теплоемкость имеет вода — 4,19 кДж/ (кг∙ºС),   поэтому   с   увеличением   влажности   материалов   теплоемкость увеличивается.   Это   приводит   к   повышению   затрат   на   отопление   жилых зданий.  Теплопроводность  —   способность   материала   передавать   тепло   от одной поверхности к другой.  Теплопроводность   материала   характеризуется  коэффициентом  λ [Вт/(м∙ºС)] — количеством теплоты, которое способен теплопроводности  передать   материал   через   1   м²   поверхности   при   толщине   1   м   и   разности температур на поверхностях 1 ºС в течение 1 с:                                                    = λ ∙δ∙Δ∙ τ  ,                                          (16) где Q — количество теплоты [Дж];  δ  — толщина материала [м];  А — площадь поверхности [м2];  Δt — разность температур [°С];  τ  — продолжительность прохождения тепла [с].  Теплопроводность материала зависит от его пористости и влажности. С повышением пористости теплопроводность материала снижается, т.к. в порах содержится воздух, теплопроводность которого невелика:  возд = 0,024 Вт/ (м∙ºС).  λ При   увлажнении   материала   его   теплопроводность,   наоборот,   резко увеличивается, т.к. по сравнению с воздухом вода в 25 раз лучше пропускает тепло:  воды = 0,58 Вт/(м∙ºС).  λ Теплопроводность некоторых строительных материалов представлена в табл. 2.  Таблица 2  Теплопроводность строительных  материалов Наименование материала Коэффициент  теплопроводности, Вт/(м∙ºС) Сталь  Гранит  Бетон тяжелый  Кирпич керамический полнотелый  Бетон легкий  Пенобетон  Фибролит  Минеральная вата  Древесноволокнистые плиты  Пенопласты  50...58  2,9...3,3  1,28...1,55  0,81...0,87  0,35...0,8  0,12...0,15  0,09...0,17  0,05...0,08  0,046...0,08  0,03...0,05  между коэффициентом теплопроводности  (формула В.П. Некрасова):  λ Для   некоторых   материалов   установлена   эмпирическая   зависимость  и относительной плотностью   d 2−0,16.                              (17)                                       =1,16√0,0196+0,22 Тепловое   расширение  —   свойство   материала   расширяться   при   Оно   характеризуется λ нагревании   и   сжиматься   при   охлаждении. температурным коэффициентом линейного расширения.  Температурный   коэффициент   линейного   расширения   (ТКЛР) характеризует   удлинение   материала   при   нагревании   его   на   1   ºС. Коэффициенты температурного линейного расширения у разных материалов значительно отличаются (см. табл. 3).  Таблица 3  Температурный коэффициент линейного расширения строительных материалов Материал Сталь  Бетон  Алюминий  ТКЛР∙10­ 6, оС­1 Материал TКЛР∙10­6, оС­1 10...12  10...12  24  Стекло  Медь  Полиэтилен  9...10  17  300...500 Стандартные температурные режимы пожара представлены в табл. 4 в соответствии с нормами РФ, ASTM­E 119 (США) и Евросоюза, например BS (Англия).  Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или нескольких видов предельных состояний: потери несущей способности (R); потери целостности (Е); потери теплоизолирующей способности (I).  Значение предела огнестойкости конкретной конструкции включает в себя условное обозначение предельного состояния и цифру, соответствующую периоду времени (в мин) достижения того или иного предельного состояния. Показатель при обозначении предела огнестойкости должен соответствовать числу   15,   30,   45,   60,   90,   120,   150,   180,   240,   360.   Например,   если   предел огнестойкости фрагмента стены толщиной 100 мм из газобетона составляет 150 мин, то его обозначение будет REI 150.  Огнестойкость   конструкции   зависит   от   состава,   структуры, строительных материалов. Стандартные  температурные  режимы пожара Время, мин 5  10  15  30  45  60  90  120  150  180  240  360                   Избыточная температура, °С Таблица 4  СТ СЭВ 1000­78 ASTM­E 119  (США) 556  659  718  821  875  925  986  1029  1060  1090  1133  1193  538  704  760  843  892  927  978  1010  1031  1052  1093  1177  BS 476  Part  (Англия) 583  583  —  846  —  950  —  1054  —  —  1157  —  Материалы относят к негорючим при следующих значениях параметров горючести:   прирост температуры в печи не более 50 °С;   потеря массы образца не более 50 %;   продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10 с. Строительные   материалы,   не   удовлетворяющие   хотя   бы   одному   из указанных значений параметров, относятся к горючим.  Горючие   строительные   материалы   в   зависимости   от   значений параметров горючести подразделяют на четыре группы горючести: Г1, Г2, Г3, Г4 ( см. табл. 5). Таблица 5  Параметры горючести  Темпера ту­ра  дымовых газов Т,  °С Степень повреж де­ния  по  длине  SL, %  Степень повреж де­ния  по  массе  Sm, %  Продолжитель­ ность самостоя­ тельного горения  tс.г., с  ≤135  ≤235  ≤450  >450  ≤65  ≤85   >85  >85  ≤20  ≤50  ≤50  >50  0  ≤30  ≤300  >300  Группы  горючести  строительных  материалов  Группа  горючести  материа­лов Г1  Г2  Г3  Г4  Примечание.  Для материалов групп горючести Г1—Г3 не допускается образование горящих капель расплава при испытании  Огнеупорность  —   способность   материала   выдерживать   длительное воздействие температур выше 1580 ºС, не размягчаясь и не деформируясь.  Материалы,   выдерживающие   температуру   более   1580   ºС,   называют огнеупорными,   от   1350   до   1580   ºС   —  тугоплавкими,   ниже   1350   ºС   — легкоплавкими.   которые   способны   длительное   время выдерживать температуру до 1000 ºС при незначительной потере прочности, относят   к  жаростойким  (например   керамический   кирпич,   жаростойкий бетон и др.).    Материалы, 2.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Необходимые   и   стабильные   механические   свойства   материала гарантируют надежную работу при эксплуатации конструкций и строительных объектов. Они  позволяют материалу  конструкций  сопротивляться   силовым нагрузкам   и   деформациям.   Их   подразделяют   на   прочностные   (предел прочности,   твердость,   истираемость)   и   деформативные   (упругость, пластичность, хрупкость, усадку, ползучесть).  2.4.1. Прочностные свойства Прочность  [МПа,   кгс/см²,   Н/мм2]   —   способность   материала сопротивляться   разрушению   от   внутренних   напряжений,   возникающих   под действием внешних сил.  Прочность   оценивается  пределом   прочности.  В   зависимости   от воздействия   различают   пределы   прочности   при   сжатии,   растяжении, растяжении при изгибе, растяжении при раскалывании, сдвиге, кручении и др.  Предел прочности при сжатии [МПа] равен отношению разрушающей нагрузки к площади ее приложения.  Определяется по формуле:  (18)  где F — разрушающая нагрузка [Н, кН];  A — площадь приложения нагрузки [м2, см2].  с = ,                                   Предел прочности на растяжение при изгибе [МПа] определяется по формуле:  и= 32∙ 2 ,ℎ (19) где F — разрушающая нагрузка [Н, кН];  l — расстояние между опорами [м, см];  b — ширина образца [м, см];  h — высота образца [м, см].  Прочность материала определяют на образцах, форму и размеры  которых устанавливают стандарты.  В   зависимости   от   показателя   прочности   строительные   материалы характеризуются  маркой  (например   цементы,   керамические   и   силикатные кирпичи   и   др.)   или  классом  (например   цементы,   бетоны).   Примеры обозначения:  марки кирпича по прочности: М50, М75, М100, М125, М150, М175 ...;   классы бетона по прочности: В3,5; В5; В7,5; В10 ... В60.  Для   оценки   эффективности   материала   часто   используют   показатель, называемый удельной прочностью.  Удельная прочность — это отношение предела прочности при сжатии  Rс (изгибе Rи) к относительной плотности материала d:                                                        Rуд = Кк.к. = R/d.                                          (20)  коэффициентом Раньше   удельная   прочность   называлась контруктивного качества Кк.к..  Твердость  [МПа]   —   способность   материала   сопротивляться проникновению в него более твердого материала.  Твердость различных материалов определяется по разным методикам. Так,  твердость минералов  и горных пород  оценивается  по  шкале  Мооса, содержащей 10 минералов; показатель твердости изменяется в пределах от 1 (тальк)   до   10   (алмаз).   Минерал,   имеющий   больший   порядковый   номер, оставляет черту на предыдущем.  Для определения твердости бетона, кирпича, пластмасс, металлов и др.   в   поверхность   материала   вдавливаются   металлические   или   алмазные шарик, конус или пирамидка. Для проведения контроля твердости материалов используют   приборы­твердомеры,   определяющие   твердость   по   методам Бринелля, Виккерса, Роквелла и Шора. В таких случаях твердость материала определяется отношением нагрузки к площади отпечатка.  Истираемость   И  [г/см²]   —   свойство   материала   сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость оценивают потерей первоначальной массы образца материала, отнесенной к площади поверхности истирания:                                                         И = 1 − 2А ,                                           (21)  где m1 и m2 — масса образца до и после истирания [г];  А — площадь поверхности истирания [см2].  2.4.2. Деформативные свойства Срок службы строительных зданий и сооружений рассчитан на 30, 50, 100 и более лет. За годы их эксплуатации происходят различные деформации. Они   связаны   с   нагрузками   от   массы   стен,   перекрытий,   покрытий, оборудования   и   т.п.,   а   также   с   изменениями   температуры   и   влажности окружающей   среды   и   материала   конструкций.   При   разработке, проектировании   материалов   и   расчете   конструкций   деформационные изменения   необходимо   обязательно   учитывать.   Так,   например,   при строительстве устраивают деформационные швы.  При   статических   воздействиях   в   материалах   конструкций   возникают упругие, пластические и хрупкие деформации, а также деформации усадки и ползучести.  Упругость — способность материала деформироваться под действием нагрузки и восстанавливать свою форму и размеры после ее снятия.  Упругие   деформации   являются   обратимыми.   К   упругим   материалам относятся каучук, резина.  Модуль упругости Е (модуль Юнга) связывает одноосное напряжение и   упругую   относительную   деформацию   соотношением,   полученным   на основании закона Гука:                                                                      E =  где  ε  — относительная деформация.  σ ε / ,                                            (22)  σ  — напряжение [МПа];  Пластичность  —   способность   материала   деформироваться   под действием   нагрузки   не   разрушаясь   и   сохранять   остаточную   деформацию после ее снятия.  Пластическая   деформация   необратима.   Примерами   пластичного материала   служат   битумы   (при   положительных   температурах),   некоторые виды пластмасс, сталь, бетонные и растворные смеси. Хрупкость  —   свойство   материала   разрушаться   без   заметных пластических деформаций.  К  материалам,  имеющим  хрупкий   характер   разрушения,  относятся   стекло, бетон, кирпич.  Под   действием   окружающей   среды,   при   изменении   влажности материала   могут   возникать   деформации   усадки.   Они   могут   быть   вызваны уменьшением   влажности   (усушкой)   материала   или   контракцией, карбонизацией в цементных системах.  Усадка  [мм/м] — уменьшение размеров материала в течение времени, чаще всего при уменьшении влажности.  Ползучесть  [мм/м]   —   увеличение   деформации   материала   под действием постоянной статической нагрузки в течение времени.  Показателем   ползучести   служит   мера   ползучести   или   удельная относительная деформация ползучести.  Деформации усадки и ползучести присущи растворам, бетонам и др. В течение   времени   они   снижаются   и   затухают   в   реальных   условиях   работы конструкций. 3. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО­ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 3.1. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Для строительных материалов важно, чтобы они обладали способностью сохранять свой химический состав и структуру при воздействии окружающей среды.  Химическая   стойкость  —   способность   материала   сопротивляться воздействию   агрессивных   сред:   кислот   (кислотостойкость),   щелочей (щелочестойкость), растворенных в воде солей (солестойкость) и газов.  Изменение состава и строения материалов под воздействием внешней агрессивной среды называется коррозией.  Коррозионная   стойкость  —   способность   материала   сопротивляться коррозии.  Химическая   и   коррозионная   стойкость   оцениваются   по   степени снижения прочностных показателей и др. свойств.  3.2. ФИЗИКО­ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Для строительных материалов, которые получаются после смешивания твердых компонентов с водой (цементное тесто, штукатурные и кладочные растворы, бетоны и др.), важное значение имеют адгезия, тиксотропия. Эти физико­химические   явления   происходят   в   пластично­вязких   смесях   после смачивания твердых частиц водой. Без таких явлений твердение, например, цементных, известковых, гипсовых систем невозможно. Адгезия [МПа] — прочность прилипания жидкой фазы или пластично­ вязких   смесей   (раствора,   мастики,   краски   и   др.)   к   поверхности   твердого основания (или подложки).  Адгезия   наносимого   на   поверхность   основания   (или   подложки) материала зависит от их природы, формы и состояния поверхности, условий контакта и др. Адгезия характеризуется силой, необходимой для разделения поверхностей.  Прочность   сцепления  [МПа]   —   прочность   контакта   затвердевшего нанесенного   слоя   раствора   или   другого   твердого   тела   с   поверхностью твердого основания (подложки).  4. НАДЕЖНОСТЬ Конструкции,   здания   и   сооружения   выполняются   из   строительных материалов   и   должны   иметь   высокую   надежность.   Следовательно, строительные материалы являются неотъемлемой составной частью любого строительного объекта.  Надежность  (Dependability)   —   это   комплексное   свойство   объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих   способность   выполнять   требуемые   функции   в   заданных режимах   и   условиях   применения,   технического   обслуживания.   Она складывается   из   долговечности,   безотказности,   ремонтопригодности   и сохраняемости.  Безотказность  (Reliability, Failure­free operation) — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение всего периода эксплуататции.  Долговечность  (Durability, Longevity) — свойство объекта сохранять работоспособное   состояние   до   наступления   предельного   состояния   при предусмотренном техническом обслуживании и ремонте (срок службы).  Например,   для   железобетонных   и   каменных   конструкций   нормами предусмотрены три степени долговечности: I соответствует сроку не менее 100 лет; II — 50 лет; III — 20 лет.  Ремонтопригодность  (Maintainability)   —   свойство   объекта   к поддержанию   и   восстановлению   работоспособного   состояния   при техническом обслуживании и ремонте.  Сохраняемость (Storability) — свойство объекта сохранять в заданных  пределах значения параметров при выполнении требуемых функций. СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 1.  Микульский,   В.Г.  Строительные   материалы   /   В.Г.   Микульский,   Г.П. Сахаров и др. М. : АСВ, 2011. 520 с.  2.  Попов,   К.Н.  Строительные   материалы   /   К.Н.   Попов,   М.Б.   Каддо.   М.   : Студент, 2012. 460 с.  3.  Величко,  Е.Г. Строение  и  основные  свойства  строительных  материалов. М. : ЦИТП им. Г.К. Орджоникидзе, 2014. 496 с.  4. Мещеряков, Ю.Г. Строительные материалы: учебник для студентов ВПО, обучающихся по  направлению 270800 «Строительство» / Ю.Г.  Мещеряков, С.В. Федоров. СПб : НОУ ДПО «ЦИПК», 2013. 400 с.  5.   Строительное   материаловедение   /   Под   общ.   ред.   проф.   В.А.   Невского. Ростов н/Д : Феникс, 2010. 589 с.