Физические свойства стройматериалов являются характеристикой их строения и воздействия тех или иных элементов окружающей среды. Важными при проведении проектировочных и строительных работ свойствами строительных материалов являются: влагоотдача, влажность, водопоглощение, водостойкость, водопроницаемость, воздухостойкость, гигроскопичность, звукопоглощение, морозостойкость, огнестойкость, огнеупорность, плотность, пористость, теплопроводность.
Влагоотдача
Влагоотдача - это способность строительного материала отдавать в окружающую среду находящуюся в порах стройматериала влагу. Уровень влагоотдачи имеет подчас решающее значение для выбора того или иного стройматериала, например, для изготовления стен. В процессе постройки стеновой материал, такой как кирпич или стеновые блоки, впитывают влагу из раствора и имеют высокую влажность, после окончания постройки здания стены высыхают за счет влагоотдачи до влажности воздуха в помещении (воздушно-сухое состояние). Влагоотдача измеряется в процентах влаги, которую стройматериал отдает вовне в течение суток при относительной влажности окружающего воздуха 60% и температуре +20 °С. Разумеется, чем суше окружающий воздух и выше его температура, тем быстрее происходит влагоотдача.
Влажность
Влажность строительного материала характеризет количество воды, находящееся в стройматериале. Влажность измеряется в процентах как отношение массы воды в стройматериале к массе совершенно сухого материала. Влажность ухудшает прочность стройматериалов. Например, влажный кирпич теряет до четверти своей прочности.
Водопоглощение
Водопоглощение — это свойство того или иного строительного материала впитывать из окружающей среды и удерживать в своих порах влагу. Водопоглощение измеряется в процентах как отношение массы воды, впитанной стройматериалом при полном насыщении, к объему (водопоглощение по объему - wv) или массе (водопоглощение по массе - wm) стройматериала.
wm = (m2-m1)/m1*100%,
wv = m2-m1/V*100%
Где
m2 - масса материала в насыщенном водой состоянии, кг;
m1 - масса материала в сухом состоянии, кг;
V - объем материала в естественном состоянии, м3.
Водопоглощение по массе может быть и более 100%, если удельный вес стройматериала меньше плотности воды, по объему же водопоглощение всегда меньше 100%. Наличие воды в стройматериале вредно, так как снижает его характеристики - прочность, теплопроводность, плотность и вес. Водопоглощение является хорошей характеристикой качества бетонов.
Водостойкость
Водостойкость - это свойство строительного материала сохранять прочность при насыщении водой. Степень снижения прочности называется коэффициентом размягчения строительного материала и измеряется при предельном насыщении стройматериала влагой. Материалы с коэффициентом размягчения выше 0.8 называются водостойкими и применяются в местах с высокой влажностью или в воде.
Водопроницаемость
Водопроницаемость - это свойство стройматериала пропускать воду под давлением. Водопроницаемоость измеряется в количестве воды, прошедшей в течение одного часа через строительный материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при постоянном давлении. Плотные материалы без пор (стекло, сталь, пластик, битум) и некоторые пористые материалы с закрытыми порами (бетон) воду практически не пропускают и называются водонепроницаемыми.
Воздухостойкость
Воздухостойкость характеризует способность строительного материала выдерживать многократное увлажнение и высыхание без значительных деформаций и снижения механической прочности в течение длительного времени. Переменная влажность ведет к снижению прочности, особенно бетонов. Для повышения воздухостойкости в стройматериалы при необходимости вводят гидрофобные (водоотталкивающие) добавки.
Гигроскопичность
Гигроскопичность характеризует способность пористых стройматериалов впитывать воду из воздуха. Строительные материалы, которые могут поглотить значительное количество влаги, называются гигроскопичными. К ним относятся: теплоизоляционные материалы, дерево, некоторые кирпичи и др. Вода, впитанная из воздуха, снижает их прочность и долговечность, такие материалы могут изменять геометрические размеры при насыщении водой. Для снижения влияния влаги на такие стройматериалы применяют защитные водоотталкивающие покрытия.
Звукопоглощение
Звукопоглощение - это способность строительного материала снижать уровень проходящего через материал звука. Степень звукопоглощения особенно важна для жилых зданий и промышленных построек с высоким уровнем шума и определяется сторуктурой стройматериала: наличием и видом пор, многослойностью и пр.
Морозостойкость
Морозостойкость характеризует свойство стройматериала выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без снижения прочности, появления трещин, расслаивания, крошения в насыщенном водой состоянии. Для постройки частей зданий и сооружений, находящихся в подобных условиях (внешние стены, фундамент, кровля и пр.), применяют морозостойкие строительные материалы. Как правило, повышенной морозостойкостью обладают плотные стройматериалы с низким водопоглощением.
Огнестойкость
Огнестойкость — это способность строительного материала сохранять основные характеристики (несущая способность, прочность, твердость и пр.) под воздействием высоких температур, например, при пожаре. По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь) под действием открытого пламени или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются, но могут деформироваться. Трудносгораемые материалы (фибролит, асфальтовый бетон и т.д.) тлеют и обугливаются, но после удаления источника пламени или высокой температуры тление прекращается. Сгораемые материалы (дерево, рубероид, пластмассы и т. д.) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника пламени или температуры.
Огнеупорность
Огнеупорность является характеристикой свойства строительного материала не деформироваться и не расплавляться в течение длительного времени при воздействии высокой температуры. Строительные материалы по этой характеристике делятся на огнеупорные (выдерживают температуры выше 1580 °C), тугоплавкие (до 1580°C) и легкоплавкие.
Плотность
Плотность - одна из основных характеристик строительного материала и измеряется как отношение массы стройматериала к занимаемому им объему (кг/кв.м.).
р0 = m/V1
где m - масса материала, кг;
V1 - объем материала в естественном состоянии, м3.
Различают среднюю и истинную плотность строительных материалов. Средняя плотность стройматериала - это отношение его массы ко всему объему, включая поры. Истинная плотность - это отношение массы материала к объему без учета пустот и пор. Истинная плотность пористых материалов больше средней.
Плотности некоторых строительных материалов приведены в таблице.
| Материал |
Плотность, кг/м3 |
| истинная |
средняя |
| Сталь строительная |
7850-7900 |
7800-7850 |
| Гранит |
2700-2800 |
2600-2700 |
| Известняк (плотный) |
2400-2600 |
1800-2400 |
| Песчаник |
- |
2300—2600 |
| Туф вулканический |
- |
900—1220 |
| Песок |
- |
1400—1600 |
| Керамический кирпич |
2600-2700 |
1600-1900 |
| Тяжелый бетон |
2600-2900 |
1800-2500 |
| Легкий бетон |
- |
500—1800 |
| Поропласты |
1000-1200 |
20-100 |
| Древесина сосны |
- |
500—600 |
Плотность стройматериала широко используется при определении веса строительной конструкций, прочностных расчетах, расчетах его пористости, а также при транспортных и подъемно-разгрузочных расчетах.
Пористость
Пористость - это степень заполнения строительного материала порами. Пористость измеряется в процентах и рассчитывается по формуле:
П = (1-р0/р)*100%,
где р0 -средняя плотность материала, кг/м3;
р-истинная плотность материала, кг/м3.
Поры - это пустоты в строительном материале, заполненные воздухом. Поры бывают крупные (от 0.1 до 1-2 мм) и мелкие (0.001-0.01 мм), а также закрытые и открытые. Мелкие поры придают стройматериалу свойства теплоизоляции. Уровень пористости влияет на такие свойства строительных материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и пр. и находится в диапазоне от 0% (для плотных стройматериалов - стали, стекла и пр.) до 95-98% (пенопласты).
Теплопроводность
Теплопроводность — это способность стройматериала передавать тепло при разности температур внутри и снаружи здания или сооружения. Теплопроводность стройматериала зависит от его структуры, влажности, пористости, от разности темератур и средней температуры передачи теплоты. Плотные стройматериалы, материалы с крупными порами и материалы с закрытыми лучше передают тепло, поэтому для целей теплоизоляции применяют мелкопористые материалы, материалы с открытыми порами и аморфные стройматериалы. Теплопроводность, как правило, зависит и от средней плотности - чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот. Наличие влаги в стройматериале увеличивает его теплопроводность.
Теплопроводность измеряется количеством тепла, передающимся через материал толщиной в 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разнице температур в 1 °C.