Вопрос №3. Дайте понятие о физических свойствах материалов (пористости, водопоглощении, влажности, гигроскопичности, влагоотдаче)

Вопрос №1. Что такое кристаллические и аморфные тела?

Кристаллические тела – тела, которые имеют кристаллическую решетку.

В кристаллических телах частицы располагаются в строгом порядке, образуя пространственные периодически повторяющиеся структуры во всем объеме тела. Для наглядного представления таких структур используются пространственные кристаллические решетки, в узлах которых располагаются центры атомов или молекул данного вещества. Чаще всего кристаллическая решетка строится из ионов (положительно и отрицательно заряженных) атомов, которые входят в состав молекулы данного вещества. Например, решетка поваренной соли содержит ионы Na⁺ и Cl^–, не объединенные попарно в молекулы NaCl. Такие кристаллы называются ионными.

Аморфные тела – тела, атомы в которых располагаются хаотически.

Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность, т. е. независимость всех физических свойств (механических, оптических и т. д.) от направления внешнего воздействия. Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются хаотично, образуя лишь небольшие локальные группы, содержащие несколько частиц (ближний порядок). По своей структуре аморфные тела очень близки к жидкостям. Примерами аморфных тел могут служить стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), пластики и т. д. Если аморфное тело нагревать, то оно постепенно размягчается, и переход в жидкое состояние занимает значительный интервал температур.

Вопрос №2. что такое истинная и средняя плотность материала?

Плотность – физическая величина, определяемая массой вещества в единице объема.

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 – масса единицы объема материала, когда в расчет берется только объем твердого вещества.

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

Средняя плотность – физическая величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты.

Следовательно, плотность материала меняется в зависимости от его структуры. Поэтому искусственные материалы (бетон, керамику и т.п.) можно получать с заданной плотностью.

Вопрос №3. Дайте понятие о физических свойствах материалов (пористости, водопоглощении, влажности, гигроскопичности, влагоотдаче).

Пористость – степень заполнения объема материала порами, %

Пористость определяется по формуле: , где:

— истинная плотность материала образца, кг/м³

, где:

— масса образца с порами, кг

— объём образца с порами, м³.

Пористость является основной структурной характеристикой, определяющей такие свойства материала, как водопоглощение, теплопроводность, акустические свойства, морозостойкость, прочность и др.

Водопоглощение – способность материала поглощать влагу и удерживать ее в своих порах. Водопоглощение характеризуется максимальным количеством воды, поглощаемой образцом материала при выдерживании его в воде, отнесенным к массе сухого образца или к его объему.

где V— объем образца в сухом состоянии, см³.

Влажность – содержание влаги в материале в данный момент, отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии.

, где m – асса материала в естественно влажном состоянии, г;

m₂ – масса материала, высушенного до постоянной массы.

Гигроскопичность – способность материалов поглощать водяные пары из воздуха. Она зависит от химического состава материала и характера его пористости. К гигроскопичным материалам относится древесина и гипс.

Снизить гигроскопичность можно, покрывая поверхность материала гидрофобными (водоотталкивающими) веществами.

При увлажнении материала изменяются его свойства – возрастает плотность, теплопроводность и обычно снижается прочность. Поэтому при всех расчетах необходимо учитывать как влажность материала, так и его способность к поглощению влаги (водопоглощение и гигроскопичность).

Влагоотдача – способность материала терять находящуюся в его порах воду. Влагоотдачу определяют количеством воды, испаряющейся из образца материала в течение суток при температуре воздуха 20^оС и относительной влажности 60%. Влагоотдачу учитывают, например, при сушке стен зданий и уходе за твердеющим бетоном.