Свойство – это отличительная особенность вещества, материала или изделия, которая проявляется во взаимодействии с окружающей средой или другими веществами и соединениями.
Свойства материалов оценивают, как правило, числовыми показателями, которые устанавливают путем испытаний. Для получения сопоставимых данных испытания обязательно проводят единообразно, в соответствии с нормативными документами (ГОСТами, ОСТами, СН, ТУ и др.).
Свойства материалов принято разделять на основные, одинаково важные для всех строительных материалов и специальные, позволяющие оценить возможность применения данного материала для определенных целей.
К основным свойствам относятся масса, плотность, пористость, прочность, к специальным - водопоглощение, влажность, гигроск5опичность, водопроницаемость, морозостойкость, воздухостойкость, паро- газопроницаемость, теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность и др.
В соответствии с возможными воздействиями на материал свойства материалов классифицируют на:
- структурные характеристики – масса, плотность, пористость, дисперсность и др.;
- физические свойства, определяющие отношение материала к различным физическим процессам и воздействиям: теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, огнеупорность, огнестойкость и др.), гидрофизические (гигроскопичность, влажность, водопоглощение, морозостойкость, водопроницаемость и др.);
- химические свойства, характеризующие способность материала к химическим превращениям и стойкость против химической коррозии;
- механические свойства, определяющие отношение материала к деформирующему и разрушающему действию механических нагрузок, - прочность, твердость, истираемость и др.
Долговечность – комплексный показатель, связанный с изменением главнейших эксплуатационных свойств материалов во времени.
Структурные характеристики
Масса – совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле (кг, г). Масса обладает определенным объемом, т.е. занимает часть пространства. Она постоянна для данного вещества и не зависит от скорости его движения и положения в пространстве. Тела одинакового объема, состоящие из различных веществ, имеют неодинаковую массу.
Истинная плотность – масса единицы объема абсолютно плотного материала (кг/м3, г/см3):
r = m / V, (1)
где m – масса материала, кг (г); V- объем в плотном состоянии, м3 (см3).
Большинство строительных материалов пористые - в их объеме помимо твердого вещества находятся воздушные ячейки (поры), заполненные воздухом, плотность которого несравнимо ниже плотности твердого вещества. Поэтому для строительных материалов определяют среднюю плотность.
Средняя плотность – масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии, включая поры и пустоты (кг/м3, г/см3):
rо = m / Vе , (2)
где m – масса материала, кг (г); Vе – объем материала в естественном состоянии, м3 (см3).
Относительная плотность – выражает отношение плотности материала к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях (безразмерная величина):
d= rI (TI; PI) / rст (Tст; Pст), (3)
где rI - плотность материала, кг/м3; rст - плотность стандартного вещества, кг/м3.
В качестве стандартного вещества принимают воду при +4 оС, имеющую при этой температуре плотность 1000 кг/м3. Например: легкий бетон rо=1400 кг/м3иметт относительную плотность d=1,4.
Для характеристики материалов, состоящих из отдельных зерен (цемент, песок, гравий), используют так называемую насыпную плотность.
Насыпная плотность – отношение массы зернистых или порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами (кг/м3, г/см3, кг/л):
rнас = m / Vнас , (4)
где m – масса зернистого или порошкообразного материала, кг (г); Vнас – объем, который занимает определенная масса материала, находящегося в рыхлонасыпном состоянии, м3 (л).
Подавляющее большинство современных материалов кроме жестко-вязкого (твердого) вещества содержат в структуре поры – промежутки, полости, ячейки. Их количество и характер (размеры, распределение, открытость или закрытость) влияют на эксплуатационно-технические свойства
Строение материала в естественном состоянии характеризуется общей, открытой и закрытой пористостью, распределением пор по их радиусам, средним радиусом пор и удельной внутренней поверхностью пор.
Пористость – степень заполнения объема материала порами:
П = VП / Vе (5)
где VП – объем пор, м3 (см3); Vе - объем материала в естественном состоянии, м3 (см3).
Экспериментально-расчетный метод определения пористости, %, использует найденные опытным путем значения плотности высушенного материала:
П = ( 1 - rо / r ) · 100 (6)
Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах от 0 до 98 %. В зависимости от показателя пористости различают низкопористые (менее 30 %), среднепористые (от 30 до 50 %) и высокопористые (более 50 %) материалы. На свойства материалов оказывает влияние величина пористости, размер и характер пор. Пористый материал содержит открытые и закрытые поры, размер пор может быть как несколько ангстрем, так и несколько миллиметров. По размеру поры классифицируют на:
- макропоры >0,5 мкм (5×103 А);
- капиллярные поры >1 мкм (104 А);
- контракционные поры 1…10-2 мкм (104…102 А);
- поры геля – 10-2…10-4 мкм (50…15 А).
Из представленной классификации к элементам макроструктуры относятся макропоры и крупные капилляры. Капиллярами называют, как правило, канальные поры, которые способны впитывать жидкость. Этот процесс имеет место при определенных условиях, связанных с радиусом капилляра, свойствами жидкости и твердой фазы, а также взаимодействием жидкости с внутренней поверхностью капилляра. Увеличение замкнутой пористости повышает долговечность материала.
Плотность и пористость в значительной степени определяют такие свойства материалов как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, теплопроводность и др.
Пустотность – степень заполнения определенного объема зернистым или порошкообразным материалом (%) или количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпанного материала:
П = ( 1 - r нас / r ) х 100 (7).
Например, пустотность песка кубанского речного достигает 50%.
Физические свойства