Коэффициенты линейного расширения материалов

№	Материал	, мм / 1К
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	Лед Алюминий Медь Бетон Сталь Чугун Стекло Инвар Полиэтилен ПЭ 80 Полиэтилен ПЭ100 ПВХ	0,000051 0,000023 0,000017 0,000014 0,000012 0,000011 0,000009 0,0000009 0,00018 0,00013 0,00017

Объемное расширение твердых тел – это линейное расширение в 3-х направлениях. Жидкости расширяются сильнее твердых тел. Коэффициент объемного расширения жидкости  равен отношению относительного объемного расширения V₀/V₁ к разности температур Т:

= V₀ / (V₁  Т),

где V_0, V₁- объем материала до и после нагрева.

Газы расширяются при нагревании сильнее жидкостей.

Характеристики взаимодействия материалов с жидкостями и газами

Звукопоглощение – свойство материала поглощать звук; оно зависит от пористости материала, его толщины, состояния поверхности, от частоты звукового фона, измеряемого количеством колебаний в секунду.

Коэффициент звукопоглощения – отношение количества поглощенной звуковой энергии к общему количеству ее.

Звукопроницаемость – способность материала пропускать через свою толщу звуковую энергию, а обратное свойство – звукоизоляция. Так, дома из железобетонных плит обладают более высокой звукопроницаемостью по сравнению с кирпичными домами. Современные металлопластиковые окна намного герметичнее (меньше потери тепла) и обладают более высоким звукопоглощением, чем деревянные окна, изготовленные по старой технологии.

Гигроскопичность – свойство материала поглощать воду из окружающей среды (из воздуха, или из почвы).

Материалы, энергично поглощающие воду, называются гидрофильными (глина, силикаты), а отталкивающие – гидрофобными (жиры, воски).

Водопоглощение – свойство материала при непосредственном соприкосновении с водой впитывать и удерживать ее в своих порах. Определяется водопоглощение по объему или массе.

Водопоглощение – это степень заполнения объема материала водой:

W_o = V_в /V_м,

где V_в – объем воды, который поглощает образец материала;

V_м – объем материала.

Водопоглащение таких материалов, как металлы и стекло, равняется 0.

Пористые материалы в зависимости от температуры и относительной влажности среды поглощают определенное количество воды, но ее количество напрямую не зависит от пористости и плотности материала (табл. 2.9, см. табл.2.2). В мелкие поры вода может и не проникнуть, а в крупных – не удержаться, поэтому водопоглащение материала хотя и зависит от его пористости, но не напрямую.

Таблица 2.9

Коэффициенты водопоглащения материалов

№	Материал	Плотность, кг/м3	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.