Отношение материалов к изменению температуры

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Теплопроводность – свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой при наличии разности температуры.

Оценивается:

1) коэффициентом теплопроводности:

, Вт/м ⁰С (13)

где - количество тепла, проходящее через стену,

- толщина стены,

- площадь стены,

- внутренняя температура,

- наружная температура,

- время.

3) термическим сопротивлением:

. (14)

Тепловой поток проходит через твердый «каркас» и воздух (ячейки материала). - воздуха меньше, чем у твердого вещества, поэтому теплопроводность зависит от пористости: чем больше пор, тем меньше средняя плотность и тем меньше . Теплопроводность также зависит от влажности: чем выше влажность, тем ниже , от вида пор: у закрытых пор меньше, от размера поры: чем мельче пора, тем меньше, т.к. в крупных замкнутых порах тепло передается за счет конвекции.

На практике удобно судить о теплопроводности по средней плотности . По форме Некрасова В.П.:

, (15)

Теплоемкость– свойство материала поглощать при нагревании тепло. Характеризуется удельной теплоемкостью

. (16)

- количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг материала на 1⁰С.

Теплоемкость зависит от влажности. Необходима для теплотехнических расчетов.

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное действие температуры, не деформируясь и не расплавляясь.

Материалы подразделяются на:

- огнеупорные - > 1580⁰С;

- тугоплавкие – 1350-1580⁰С;

- легкоплавкие - < 1350⁰C.

Огнестойкость – свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Зависит от сгораемости материала, т.е. от его способности воспламеняться и греть.

По огнестойкости материалы подразделяются:

- несгораемые – бетон, кирпич, сталь и т.д. (но могут растрескиваться) не тлеют и не обугливаются;

- трудносгораемые – под действием огня тлеют, но после прекращения действия огня горение и тление прекращается (асфальтобетон, фибролит, некоторые пластмассы);

- сгораемые – горят и тлеют под воздействием огня и продолжают гореть и тлеть после устранения огня (древесина).

Защищают от горения антипиренами.

Температурное расширение – способность материала расширяться при нагревании. Температурное расширение характеризуется коэффициентом температурного расширения – показывающим на какую долю первоначальной длины расширяется материал при повышении температуры на 1⁰С.

Для бетона и стали – 10*10^{-6 0}С^-1.

Механические свойства строительных материалов

При эксплуатации конструкций материал может подвергаться различным механическим воздействиям. Наиболее часто конструкции работают на сжатие, изгиб, растяжение, раскалывание, срез и т.д.

В результате механических воздействий образец материала или конструкция деформируется. Деформации бывают:

- упругие – когда образец полностью восстанавливает свои геометрические размеры после снятия нагрузки. Эти деформации принято считать обратимыми.

- пластические – приводящие к необратимому изменению формы образца.

В зависимости от характера связи составляющих атомов материалу присуще преобладание упругих или пластических деформаций.

Материалы с чисто ионной связью или металлической за счет обезличенных электронов или электрических силовых полей перераспределяются по мере смещения атомов относительно друг друга в процессе пластических деформаций.

Материалы, состоящие из веществ с ковалентной связью (атомы связаны общими электронами) практически не обладают способностью к пластическим деформациям и разрушаются сразу по достижении предела упругих деформаций. Такие материалы называют хрупкими.

Во многих материалах присутствуют различные связи и потому такие материалы обладают и пластичностью, и хрупкостью. Сталь и резина упруги, медь и воск пластичны. Деление материалов на упругие и пластичные условно, т.к. каждый материал, в большинстве случаев, обладает, одновременно, и пластичностью, и упругостью. Например, стальную пружину можно растянуть так, что она уже не сожмется. С другой стороны, медная спираль при небольших растяжениях пружинит (т.е. сжимается, если ее отпустить). Опыт показывает, что обычно, при постепенном увеличении нагрузок на материал, в теле сначала возникают упругие деформации, а затем появляются пластические.

Кроме того, свойства материала сильно зависят от внешних условий. Например, обычно пластичный свинец при низких температурах становится упругим, а упругая сталь при очень больших давлениях или высоких температурах становится пластичной.

Упругость – свойство материала восстанавливать форму и размеры после снятия нагрузки.

Характеризуется модулем упругости (модуль Юнга), является основной характеристикой строительного материала и связывает упругую деформацию и одноосное напряжение линейным соотношением, выражается законом Гука:

. (18)

При одноосном растяжении (сжатии) напряжение определяется по формуле:

, (19)

где Р – действующая сила.

Длительное воздействие механической нагрузки, даже больше, чем та, которую при обычном времени наблюдения, способно вызвать пластические деформации, это сопровождается изменением формы материала – ползучесть.

Постепенная переориентация связей между атомами в веществе, вызванная частичным переходом упругих деформаций в пластические, приводят к снижению внутренних напряжений. Это явление называется релаксацией. Время или период релаксации выражается количеством секунд, которое необходимо для уменьшения напряжений в е раз.

Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами.

Прочность материала оценивается пределом прочности (временным сопротивлением), определенным при данном виде деформации.

Основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии (Rсж). Так как строительные материалы неоднородны, то Rсж определяют как средний результат испытания серий образцов (не менее 3-х). Предел прочности при сжатии определяют по формуле:

, МПа (20)

На предел прочности оказывают влияние следующие факторы: размеры образца, скорость приложения нагрузки, влажность, средняя плотность.

Рис.2. Схема испытания на сжатие и схема разрушения

Такая форма образца (рис.2) после испытания обусловлена напряжениями, растягивающими образец и силой трения о плиты пресса.

Помимо предела прочности при сжатии используют предел прочности на изгиб, который определяется в зависимости от схемы приложения нагрузки (рис. 3) по формулам:

а) б) , (21)

где l – расстояние между опорами,

b – ширина образца,

h – толщина образца.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 274; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!