Строительство и ремонт/Строительные материалы/Характеристики

Механические

Твёрдость

Измерение:

• Методы царапания (склерометрия) - позволяют оценивать относительную твёрдость испытуемых материалов по способности царапаться эталонами.
  • Шкала Мооса - для определения относительной твёрдости методом царапания. Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Проста в использовании.
• Методы вдавливания
  • Метод Бринелля
  • Метод Виккерса
  • Метод Роквелла - Из-за своей простоты является наиболее распространённым. Способ основан на проникновении твёрдого наконечника в материал и измерении глубины проникновения.
  • Метод Шора (вдавливание)
• Методы отскока
  • Метод Шора (отскок)

Акустические

Звукопроводность

Свойство материала проводить (через свою толщу) звук.

Параметры: диапазон частот.

Единица измерения: дБ

Синонимы: шумопроводность, звукопроницаемость, шумопроницаемость.

Антонимы: звукоизоляция.

Звукопоглощение

Свойство материала (поверхности) поглощать падающий звук.

Коэффициент поглощения звука (Коэффициент звукопоглощения) (КЗП) [0.0 - 1.0] - определяет отношение количества поглощенной энергии звуковых колебаний к общему количеству падающей на данную поверхность энергии звуковых волн.

Параметры: диапазон частот, толщина слоя материала, угол падения звуковых волн на поверхность материала.

• Нормальный КЗП - при нормальном падении звуковых волн на поверхность материала
• Реверберационный КПЗ - определяемый при падении звуковых волн на материал со всех сторон и под всевозможными углами - используется в практических расчетах.

Зависимости:

• <-: пористость (+) (для ударного шума), открытость (сообщаемость) (сквозные) пор (+), плотность, жесткость, размер пор (-)

Синонимы: шумопоглощение.

Звукоотражение

Свойство материала отражать звуковые волны.

Параметры: диапазон частот.

Зависимости:

• <-: плотность (+), гладкость (+)

Звукоизоляция

Звукоизоляция - снижение уровня звукового давления при прохождении волны сквозь преграду. Выражается в децибелах.

Основные показатели звукоизоляции:

• динамический модуль упругости Е
• коэффициент относительного сжатия
• коэффициент потерь энергии колебаний на внутреннее трение в материале при его деформации.

• Индекс изоляции воздушного шума (Rw) [дБ] - определяет эффективность ограждающей конструкции (для наиболее характерного для жилья диапазона частот: 100 - 3000 Гц).
• Индекс приведенного ударного шума под перекрытием (Lnw) [дБ] - определяет эффективность перекрытий.

Чем больше Rw и меньше Lnw, тем лучше звукоизоляция.

Параметры: диапазон частот.

Зависимости:

• <-: плотность (+) (для воздушного шума), упругость (+) (для ударного шума)

Синонимы: шумоизоляция.

Антонимы: звукопроницаемость, шумопроницаемость.

Физические

Пористость, n [%]

Отношение объема пустот (Vn) к общему объему (V).

Коэффициент пористости, e [1]

Отношение объема пустот (Vn) к объему твердой фазы (Vs).

Синонимы: приведенная пористость.

Теплопроводность (Коэффициент теплопроводности) [Вт/(м*К) или Вт/(м*°С)]

Количество теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 м2 за единицу времени (секунду) при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 К. Количество теплоты, проходящей через единицу поверхности за единицу времени, при градиенте температуры, равном единице.

Определяет плотностью теплового потока при единичной разности температур между поверхностями слоя материала единичной толщины. Отношение плотности теплового потока к градиенту температуры.

Процесс: При разнице температур на противоположных поверхностях слоя материала тепловая энергия проходит сквозь слой материала, и на некоторое расстояние от более нагретой стороны распространяется свечение (с уменьшением интенсивности по мере удаления от поверхности). Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения dТ/dX разности температур на сторонах слоя к расстоянию между ними. Она зависит также от площади слоя материала (в м2) и коэффициента теплопроводности материала. Закон теплопроводности Фурье: q = -kA*dT/dX (знак "минус" указывает, что теплота передается в направлении, обратном градиенту температуры), где q – тепловой поток, k – коэффициент теплопроводности, а A – площадь поперечного сечения.

Коэффициент излучения

Коэффициент излучения поверхности - Отношение величины теплового излучения единицей поверхности конструкции к величине теплового излучения единицей поверхности абсолютно черного тела при одинаковой температуре. [1] (СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий")

Свойство поверхности поглощать и излучать инфракрасную (ИК) энергию.

Отношение величины (энергии) теплового излучения единицей поверхности конструкции к величине (энергии) теплового излучения единицей поверхности абсолютно черного тела при одинаковой температуре.

[0.0 (зеркало) - 1.0 (абсолютно черное тело)]

Ссылки: МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению", СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" (СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий")

Синонимы: "степень черноты".

В общем случае коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности зависит от условий конвективного теплообмена и теплового излучения и равен сумме коэффициента теплоотдачи конвекцией и коэффициента теплоотдачи излучением.

Водопоглощение

Свойство материала поглощать (впитывать и удерживать) в своей массе (порах и капиллярах) воду (при непосредственном (продолжительном, длительном) контакте с водой, при нормальном атмосферном давлении и температуре 18—20 °С).

Водопоглощение - отношение количества воды, поглощенной материалом при его полном насыщении, к количеству материала в сухом состоянии (выражается в процентах).

Примечание: Широко используется при анализе качества строительных материалов, в частности, бетонов.

Зависимости:

• <-: структура (строение) пор (открытые: (+), закрытые(замкнутые) (-)), размер пор (+, -) (в очень мелкие вода не проникает, в очень крупных не удерживается)
• ->: теплопроводность (?) (+), средняя плотность (?) (+), прочность (?) (-), объем (?) (+) (набухание)

Водопоглощение по объему (Объемное водопоглощение) (Bv) - отношение объема воды, поглощенной материалом при его полном насыщении, к объему материала в водонасыщенном состоянии (выражается в процентах).

Водопоглощение по массе (Массовое водопоглощение) (Bm) - отношение массы воды, поглощенной материалом при его полном насыщении, к массе материала в сухом состоянии (выражается в процентах).

Водопоглощение по объему = Водопоглощение по массе * Истинная плотность воды

Водостойкость

Свойство материала сохранять свои эксплуатационные свойства при (длительном) воздействии влаги | многократном попеременном увлажнении (насыщении водой) и высыхании.

Степень водостойкости - определяет относительное изменение каких-либо показателей (линейных размеров, электрических или механических свойств) после определенного (продолжительного) времени пребывания в воде | числа циклов изменений влажности материала.

Зависимости:

• ->: механические свойства (прочность) (+), электрические (удельное сопротивление, напряжение пробоя) (+), прочие (цвет) (+)

Синонимы: Влагостойкость.

Примечание: Водостойкость важна при расчёте влагоизоляции и оценке долговечности конструкций. Неравномерная влажность отдельных слоёв строительных конструкций и изделий вызывает набухание или усадку материалов, что приводит к образованию трещин, короблению, постепенной потере прочности.

Коэффициент размягчения

Характеризует степень понижения прочности материала насыщенного водой по сравнению с его прочностью в сухом состоянии.

Коэффициент размягчения (разупрочнения) - Отношение прочности материала (на растяжение, сжатие или изгиб), в насыщенном водой состоянии, к его (соответствующему показателю) прочности в сухом состоянии. Изменяется от нуля до единицы.

• Неводостойкий: 0.0 - 0.8 - не применяются в строительных конструкциях, находящихся в воде; применяются только внутри помещений с нормальной влажностью.
• Водостойкий: 0.8 - 1.0 - можно применять в строительных конструкциях, возводимых в воде и в сырых местах. Многие металлы, спеченная керамика, стекло, фторопласты, полиолефины.

• 0 (размокающие (необожженные) глины, ...)
• 0.45 - ГКЛ
• 1 (металлы (сталь), стекло, битум, ...)

• Низкопрочные камни: 0.6 - 0.75
• Камни средней прочности: 0.75 - 0.9
• Высокопрочные камни: 0.9 - 1.0

Гигроскопичность

Свойство (пористого) материала поглощать влагу (водяной пар) из воздуха (в результате адсорбции пара на внутренней поверхности пор и капилляров, за счет образования химических соединений с водой).

• Гидрофильные - активно притягивают своей поверхностью молекулы воды (глина, минеральные вяжущие - гипс, цемент).
• Гидрофобные - отталкивают воду (битумы, стекло, полимеры).

Зависимости:

• <-: количество пор, величина пор (-), структура, температура воздуха, относительная влажность воздуха
• ->: физико-механические характеристики (-) (цемент комкуется, теряет активность и прочность; древесина разбухает, меняет форму и размеры), теплопроводность (?) (+)

Примечание: Систематическое увлажнение и высыхание (разбухание и усушка) древесины может привести к короблению и образованию трещин усушки. Гигроскопичность строительных материалов необходимо учитывать при их сушке, длительном хранении, перевозке. Примером гигроскопичного материала служит древесина. Чтобы уменьшить гигроскопичность деревянных конструкций и предохранить их от разбухания, поверхность древесины покрывают масляными красками и лаками, дающими пленку, которая механически препятствует проникновению влаги в материал.

Синонимы: гидроскопичность.

Антонимы: негигроскопичность, негидроскопичность.

Паропроницаемость

Паропроницаемость ограждающей конструкции - Свойство материалов ограждающей конструкции пропускать влагу под действием разности парциальных давлений водяного пара на ее наружной и внутренней поверхностях. (СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий")

Свойство материала пропускать (или задерживать) водяной пар (содержащийся в воздухе) под действием (при наличии) разности (парциальных) давлений водяного пара в воздухе (при одинаковом атмосферном давлении) на противоположных поверхностях слоя материала.

Коэффициент паропроницаемости [мг/(м*ч*Па)] - масса водяного пара в миллиграммах (мг), проходящего через слой материала площадью 1 м², толщиной 1 м, в течение 1 ч, при разности (парциальных) давлений водяного пара на противоположных поверхностях слоя 1 Па.

Коэффициент паропроницаемости материала - Величина, равная плотности стационарного потока водяного пара, проходящего в изотермических условиях через слой материала толщиной в один метр в единицу времени при разности парциального давления в один Паскаль. [мг/(м×ч×Па)] (СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий")

Паропроницаемость ограждающей конструкции - Свойство материалов ограждающей конструкции пропускать влагу под действием разности парциальных давлений водяного пара на ее наружной и внутренней поверхностях. (СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий")

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции - Величина, обратная потоку водяного пара, проходящего через единицу площади ограждающей конструкции в изотермических условиях в единицу времени при разности парциальных давлений внутреннего и наружного воздуха в один Паскаль. [м2×ч×Па/мг] (СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий")

Зависимости:

• ->: теплопроводность (?) (+), физико-механические характеристики (?) (-)

Ссылки: СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника"

Синонимы: Влагопроницаемость.

Антонимы: Пароизоляция.

Морозостойкость

Свойство материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание (определенное количество циклов попеременного замораживания и оттаивания) без ухудшения своих эксплуатационных свойств ниже установленного предела.

Морозостойкость измеряется в количествах циклов заморозки и оттаивания (а не количеством лет службы) материала насыщенного водой до потери его испытуемых свойств – массы, прочности, внешнего вида, ...

По степени морозостойкости, т.е. по числу выдержанных циклов, материалы подразделяют на марки. Наиболее часто используется обозначение: «F» с цифрами от 10 до 1000 (пример - F200), означающими количество циклов замерзания-оттаивания.

Количественно морозостойкость характеризуют: коэффициент, определяющий отношение значений какого-либо свойства при комнатной температуре и при температуре, при снижении до которой сохраняется требуемый уровень данного свойства.

Зависимости:

• <-: водопоглощение (?) (-), плотность (?) (+), закрытая структура пор и пустот (?) (+)
• ->: долговечность (?) (+)

Примечание: Является одной из главных характеристик любого строительного материала. К различным материалам предъявляются различные требования морозостойкости. Бетонные блоки стен и фундаментов должны выдерживать от 15 до 20 циклов замораживания и оттаивания, а бетон гидротехнических сооружений в зависимости от характера конструкций и условий эксплуатации — от 25 до 200 циклов.

Огнеупорность

Свойство материала противостоять (выдерживать) (не расплавляясь (и не деформируясь)) (длительному) воздействию высоких температур (выше 1580 °C).

Огнеупорность (температура огнеупорности) (°С) - температура при которой стандартный образец материала, наклоняясь в результате размягчения, коснется своей вершиной поверхности подставки. (Размегчается и деформируется.) (Максимальная выдерживаемая температура.) (Размягчающиеся или разрушающиеся при температуре).

По огнеупорности:

• Легкоплавкие - ... - 1350 °C (кирпич глиняный обыкновенный, керамический кирпич, ...)
• Тугоплавкие - 1350 - 1580 °C (огнеупорный кирпич, гжельский кирпич, ...)
• Огнеупорные - 1580 - ... °C (шамот (шамотный кирпич), динас, ...) - применяются для кладки промышленных печей, топок и иных теплотехнических агрегатов.

Огнеупоры подразделяются на:

• Огнеупорные - 1580 - 1770 °C (шамотный кирпич)
• Высокоогнеупорные - 1770 - 2000 °C (высокоглиноземистый кирпич)
• Высшей огнеупорности - 2000 - ... °C (магнезитовые и графитовые материалы)

Огнеупоры по химической природе:

• Кислые
• Основные
• Нейтральные

Пожароопасность

Пожароопасность материала определяется сочетанием показателей:

• Горючесть (Г)
• Воспламеняемость (В)
• Дымообразующая способность (Д)
• Токсичность продуктов горения (Т)

Горючесть

Классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению.

Материалы в зависимости от значений параметров горючести подразделяются:

• Негорючие (НГ) (минеральные материалы: природный камень, металлы, керамика и стекло, бетоны и растворы на минеральных связующих)
• Горючие (Г)

Группа горючести (от распространения пламени по поверхности) (для горючих):

• Г1 – слабогорючие
• Г2 – умеренногорючие (органоминеральные материалы)
• Г3 – нормальногорючие
• Г4 – сильногорючие (органические материалы)

По горючести вещества и материалы подразделяются:

• Негорючие (Несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом)
• Трудногорючие (Трудносгораемые) - вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления
• Горючие (Сгораемые) - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления

Ссылки: ГОСТ 30244-94 "Материалы строительные. Методы испытания на горючесть" (ISO 1182-80 "Fire tests - Building materials - Non-combastibility test"), СНиП 21-01—97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений"

Воспламеняемость (для горючих)

Группа воспламеняемости (горючие строительные материалы в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока (КППТП)):

• В1 - КППТП: 35 - ... кВт/м² - трудновоспламеняемые
• В2 - КППТП: 35 - 20 кВт/м² - умеренновоспламеняемые
• В3 - КППТП: ... - 20 кВт/м² - легковоспламеняемые

Группа воспламеняемости устанавливается в условиях стандартных испытаний по значению минимальной поверхностной плотности теплового потока, при котором возникает устойчивое пламенное горение образца.

Ссылки: ГОСТ 30402-96 "Материалы строительные. Методы испытаний на воспламеняемость" (ISO 5657-86), СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений", ГОСТ 30244-94

Примечание: Группы строительных материалов по воспламеняемости используют при определении области их применения, класса пожарной опасности строительных конструкций, сертификации в области пожарной безопасности, включают в НТД на строительные материалы.

Дымообразующая способность при горении (для горючих)

Коэффициент дымообразования - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.

Группа дымообразующей способности (в зависимости от величины относительной плотности дыма):

• Д1 - коэффициент дымообразования: ... - 50 м²/кг - малая дымообразующая способность
• Д2 - коэффициент дымообразования: 50 - 500 м²/кг - умеренная дымообразующая способность
• Д3 - коэффициент дымообразования: 500 - ... м²/кг - умеренная дымообразующая способность

Ссылки: ГОСТ 12.1.044-89* "ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения"

Токсичность продуктов горения (для горючих)

Группа токсичности продуктов горения:

• Т1 - малоопасные
• Т2 - умеренно опасные
• Т3 - высоко опасные
• Т4 - чрезвычайно опасные

Ссылки: ГОСТ 12.1.044-89* "ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения"

Химические

Химическая стойкость

Свойство материала сохранять свои свойства при контакте с химическими веществами.

Параметры: химически активное вещество, концентрация раствора вещества, (определенная или максимальная) температура.

• «С» - стоек, в среде данной концентрации при данной температуре не происходит химического разрушения
• «О» - относительно стоек, в среде данной концентрации при данной температуре происходит частичная потеря несущей способности
• «Н» - не стоек, в среде данной концентрации при данной температуре применение недопустимо

• У - устойчивый
• ЧУ – частично устойчивый (может наблюдаться постепенное разрушение)
• Н – не устойчивый (наблюдается быстрое разрушение в течение короткого периода времени)

Стойкость к агрессивным средам оценивается по изменению массы:

• 5 — высокая стойкость
• 4 — удовлетворительная
• 3 — материал устойчив не во всех случаях
• 2 — стойкость недостаточна, к применению не рекомендуется
• 1 — материал не стоек и быстро разрушается

Технологические

Плавление

Температура плавления - температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот.

Удельная теплота плавления (удельная теплота кристаллизации, энтальпия плавления) [Дж/кг] - количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массы кристаллического вещества в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического) состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества).