Теплофізичні властивості будівельних матеріалів.

Теплопровідність - це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різних температур на цих поверхнях. Така здатність характеризується коефіцієнтом теплопровідності.

Значення теплопровідності залежить від ступеня пористості й характеру пор, структури, вологості, температури, а також від виду матеріалу.

Найбільше на теплопровідність впливає пористість. Чим менша середня густина матеріалу, тим більше у ньому пор, наповнених повітрям. З усіх природних та штучних речовин повітря має найменшу теплопровідність, тому теплопровідність сухих легких пористих матеріалів невелика і має проміжне значення між теплопровідністю твердої речовини та повітря.

Проте показник теплопровідності залежить не лише від кількості, а й від розміру та форми пор. Будівельні матеріали з дрібними й закритими порами менш теплопровідні, тоді як матеріали з великими та сполученими порами характеризуються вищим показником теплопровідності, оскільки в таких порах виникає рух повітря, що супроводжується перенесенням теплоти (конвекція).

Необхідно враховувати, що матеріали одного й того самого походження, але юні структурного стану, можуть мати різну теплопровідність. Так, волокнисті матеріали мають неоднакову теплопровідність в різних напрямах.

Теплопровідність кристалічних речовин вища, ніж аморфних.

Матеріали органічного походження порівняно з мінеральними при однаковій середній густини мають меншу теплопровідність.

Зміна вологості будівельних матеріалів істотно позначається на їхній теплопровідності. Теплопровідність води у 25 разів більша ніж у повітря. Тому пори заповненні водою легше пропускають тепловий потік і теплопровідність насичених водою будівельних матеріалів підвищується.

Теплопровідність - один з найважливіших показників, що характеризують теплозахисні властивості матеріалів, за яким визначають їхню належність до групи теплоізоляційних або конструкційно-теплоізоляційних.

Теплоємність - це здатність матеріалу під час нагрівання поглинати теплоту.

Теплоємність матеріалів має велике значення у тих випадках, коли потрібно враховувати акумуляцію теплоти огороджувальними конструкціями з метою збереження температур без різких коливань у приміщенні або в тепловому промисловому агрегаті при зміні теплового режиму. Це буває, наприклад, коли розраховують і конструюють теплостійкі огородження (стіни, перекриття, печі) або передбачають підігрівання матеріалів для зимового бетонування.

Теплостійкість - це здатність матеріалу витримувати нагрівання до певної температури (нижчої за температуру плавлення) без переходу в пластичний стан.

Знання теплостійкості необхідне для визначення температурних режимів експлуатації будівельних матеріалів.

Термічна стійкість - це здатність матеріалу витримувати навперемінне нагрівання й охолодження без руйнування. Вона залежить від ступеня однорідності матеріалу, його природи й показника температурного коефіцієнта лінійного розширення, причому чим менший останній, тим вища термічна стійкість матеріалу.

Термічно стійкими є матеріали шамот, динас, базальт, клінкер; термічно нестійкими - кварц, граніт, скло.

Температурні деформації обумовлені здатністю матеріалу під дією зміни тем­ператур у процесі експлуатації змінювати свої розміри (переважно розширювати­ся мри нагріванні і стискуватися при охолодженні).

Температурний коефіцієнт лінійного розширення має особливе значення для тих матеріалів, які під час експлуатації зазнають нагрівання й охолодження. Оскільки деформації матеріалу в конструкціях при розширенні можуть бути досить значними, у спорудах великої протяжності потрібно передбачати деформаційні шви.

Для деяких силікатних матеріалів характерна вогнева усадка, тобто здатність змінювати свої розміри та об'єм внаслідок спікання чи оплавлення частинок піл дією високих температур.

Вогнестійкість - це здатність матеріалу витримувати дію високих температур або вогню й води (під час пожеж), не руйнуючись. За ступенем вогнестійкості будівельні матеріали поділяють на три групи: негорючі, важкогорючі й горючі

Негорючі (неспалимі) - це матеріали, які під дією вогню чи високих температур не горять, не тліють і не обвуглюються. Негорючі матеріали поділяють на вогнестійкі, що практично не деформуються (цегла, черепиця, жаростійкий бетон, сієніт), вогнетривкі та термічно стійкі.

Проте деякі негорючі матеріали можуть значно деформуватися (сталь) або руйнуватися при розтріскуванні (кварц, граніт та інші породи, що містять кварц).

Важкогорючі (важкоспалимі) - це матеріали, які під дією вогню або високих температур злегка займаються, тліють або обвуглюються, а коли видаляється джерело вогню, ці процеси припиняються. До таких матеріалів належать здебільшого мінералоорганічні матеріали, які поєднують у собі мінеральні й органічні компоненти (гідроізол, фіброліт, асфальтобетон тощо).

Горючі (спалимі) - це матеріали, які під дією вогню чи високої температури займаються або тліють, і ці явища тривають і тоді, коли усунуто джерело вогню. До цієї групи належить значна частина матеріалів органічного походження, не просочених спеціальними захисними сполуками (деревина, бітуми, полімерні матеріали).

Вогнетривкість - це властивість матеріалу протистояти, не розплавляючись, впливу високих температур.

Жаростійкість - це здатність матеріалу за умов тривалої дії температур в заданому інтервалі зберігати або незначно змінювати свої фізичні або механічні властивості. Наприклад, для жаростійких бетонів цей інтервал температур становить 300-1800°С. До жаростійких матеріалів належать жаростійкий бетон, чавун й стиль, різні види вогнетривів.

Контрольні запитання

1. Назвіть класифікацію фізичних властивостей будівельних матеріалів.

2. Чим відрізняється істинна густина від середньої?

3. В яких фізичних величинах вимірюється насипна густина?

4. Назвіть формули водопоглинання будівельних матеріалів за масою і об’ємом.

5. Які теплофізичні властивості будівельних матеріалів ви знаєте?

Література

1. Кривенко П.В., Пушкарьова К.К., Барановський В.Б. та інші - Будівельне матеріалознавство: Підручник.- К.: ТОВ УВПК “Ексоб”, 2004. – 704 с., с.45-70

2. Кривенко П.В., Барановський В.Б., Безсмертний М.П. та інші - Будівельні матеріали: Підручник.- К.: Вища школа, 1993. – 389 с., с.1-5, 9-22

Глава І ОСНОВИ БУДІВЕЛЬНОГО МАТЕРІАЛОЗНАВСТВІ

Дата добавления: 2015-07-25