Bodenpermeabilität

Die Fähigkeit des Materials, Wasser unter Druck zu passieren. Die Eigenschaft der Wasserdurchlässigkeit ist die Menge an Wasser, die innerhalb 1 Sekunde bis 1 m² der Materialoberfläche bei einem Druck von 1 MPa passiert wurde. Dichte Materialien (Stahl, Glas, die meisten Kunststoffe) sind wasserdicht. Die Methode zur Bestimmung der Durchlässigkeit hängt von der Art des Baustoffes ab. Die Permeabilität hängt direkt von der Dichte und Struktur des Materials ab - je mehr Poren im Material vorhanden sind und je größer sie sind, desto größer ist die Permeabilität. Bei der Auswahl von Bedachungen und hydraulischen Materialien wird oft nicht die Wasserdurchlässigkeit bewertet, sondern die Wasserbeständigkeit durch einen Zeitraum, nach dem Anzeichen von Wassereintritt unter einem bestimmten Druck oder begrenzendem Wasserdruck auftreten, bei dem kein Wasser durch die Probe tritt.

Die Fähigkeit des Materials für eine lange Zeit wiederholten systematischen Befeuchten und Trocknen ohne wesentliche Deformationen und Verlust der mechanischen Festigkeit zu widerstehen. Eine Feuchtigkeitsänderung in vielen Materialien bewirkt eine Veränderung ihres Volumens - sie quellen beim Befeuchten, Schrumpfen beim Trocknen, Rissen usw. Unterschiedliche Materialien verhalten sich unterschiedlich in Bezug auf die Auswirkungen von variabler Feuchtigkeit. Beton z. B. bei wechselnder Feuchte neigt zur Zerstörung, da der Zementstein beim Trocknen schrumpft und das Gestein kaum reagiert - infolgedessen tritt Zugspannung auf, der Zementstein löst sich vom Gestein. Zur Verbesserung der Luftbeständigkeit von Baustoffen verwendeten hydrophobe Additive.

Die Änderung der Größe und des Volumens des Materials, wenn sich seine Feuchtigkeit ändert. Die Verringerung der Größe und des Volumens des Materials während des Trocknens wird Schrumpfung oder Schrumpfung genannt, und die Zunahme ist ein Anschwellen.

Schrumpfung tritt auf und erhöht sich als Ergebnis der Reduktion der Wasserschichten, die die Teilchen des Materials umgeben, und der Wirkung von inneren Kapillarkräften, die dazu neigen, die Teilchen des Materials zusammenzubringen. Schwellungen sind darauf zurückzuführen, dass die polaren Wassermoleküle, die zwischen Teilchen oder Fasern eindringen, ihre hydratisierten Schalen verdicken. Hochporöse und faserige Materialien, die viel Wasser aufnehmen können, zeichnen sich durch hohe Schrumpfung aus (z. B. Porenbeton 1-3 mm / m; Schwerbeton 0,3-0,7 mm / m; Granit 0,02-0,06 mm / m Keramikziegel 0,03-0,1 mm / m.

Die Mineralzusammensetzung von magmatischen Gesteinen ist ebenfalls vielfältig: Feldspate, Quarz, Amphibole, Pyroxene, Glimmer und in geringerem Maße Olivin, Nephelin, Leuzit, Magnetit, Apatit und andere Mineralien.

Zu den Gesteinsmineralen magmatischer Gesteine, die etwa 99% ihrer Gesamtzusammensetzung ausmachen, gehören: Quarz, Kaliumfeldspäte, Plagioklasen, Leuzit, Nephelin, Pyroxene, Amphibole, Glimmer, Olivin usw. Zu den Begleitmineralien gehören: Zirkon, Apatit Rutil, Monazit, Ilmenit, Chromit, Titanit, Orthit und andere; manchmal gibt es auch Erzmineralien (Magnetit, Chromit, Pyrit, Pyrrhotit usw.). Es gibt auch Verunreinigungselemente, die in den Gesteinen in sehr kleinen Mengen (hundertstel Prozent) vorhanden sind: Lithium, Beryllium, Bor, Zinn, Kupfer, Chrom, Nickel, Chlor, Fluor usw.

Nach dem Ursprung werden die Mineralien der magmatischen Gesteine ​​in primäre, gebildet als Folge der Kristallisation des Magmas selbst und sekundär, gebildet als Folge ihrer weiteren Umwandlung, aufgrund der Prozesse der sekundären Mineralbildung: Serizitation, Kaolinisierung, Chloritisierung, Serpentinisierung, usw. Unter dem Einfluss dieser Prozesse verschiedene chemische Reaktionen, insbesondere Plagioklasen, werden in Serizit, Zeolith umgewandelt; Pyroxene und Amphibole gehen in Chlorit, Epidot über.

Die Zusammensetzung von dunkel gefärbten Mineralien ist ebenfalls von großer Klassifikations-Wichtigkeit. Olivin ist also ein nicht mit Kieselsäure gesättigtes Mineral, das hauptsächlich in ultrabasischen Gesteinen vorkommt. In mittleren Rassen ist normalerweise Hornblende und in saurem Gestein Biotit vorhanden. Alkalische Gesteine ​​sind durch Amphibole gekennzeichnet.

Der Gehalt und die Zusammensetzung von Salmineralien, insbesondere Feldspat, spielen eine ebenso wichtige Rolle bei der Klassifizierung von magmatischen Mineralien. So entspricht die Zusammensetzung von Plagioklas einer durch Säure bestimmten Gruppe von Gesteinen: Ultrabasische Gesteine ​​enthalten keine Plagioklasen unter den Hauptmineralen, Grundgesteine ​​enthalten basische (kalziumreiche) Plagioklasen, mittlere Gesteine ​​enthalten mittlere (Natrium-Kalzium) Plagioklasen und saure Gesteine ​​sind sauer ( Kalzium) Plagioklas. Quarz ist ein typisches Mineral von sauren Gesteinen, obwohl es in mittleren und basischen Gesteinen vorkommen kann. Es wird gebildet, wenn der Gehalt an SiO 2 in dem Magma denjenigen übersteigt, der sich mit Metallen verbinden muss, um Silikate zu bilden. Zur gleichen Zeit tritt Quarz (mit wenigen Ausnahmen) in magmatischen Gesteinen zusammen mit Olivin nicht auf, Quarz und Nephelin kommen nicht im selben Gestein vor.

Die Anwesenheit von Olivin im Gestein deutet darauf hin, dass das Gestein mit Kieselsäure untersättigt ist. Dieses Mineral wird nur aus Magmen freigesetzt, in denen der Gehalt dieses Oxids nicht ausreicht, Pyroxen zu bilden. Andernfalls wird Olivin nicht gebildet, da Olivin mit einer ausreichenden Menge an geschmolzenem Siliciumdioxid zu Enstatit wird:

Mg2SiO4 + SiO2 = Mg2Si2O6

(ungesättigtes Mineral) (gesättigtes Mineral)

In ähnlicher Weise wird Nephelin gebildet, das nur in alkalischen Gesteinen vorliegt, die mit Siliciumdioxid untersättigt sind. Im Falle der Magmasättigung mit Kieselsäure anstelle von Nephelin entsteht Albit:

NaAlSiO4 + 2SiO2 = NaAlSi3O8

(ungesättigtes Mineral) (gesättigtes Mineral)

Zwei Begriffe sollten jedoch nicht verwechselt werden: der Gehalt an SiO2 im Gestein und die Sättigung seiner Zusammensetzung mit diesem Oxid. Letzteres hängt sowohl vom Prozentsatz an Kieselsäure ab, als auch davon, auf welcher Grundlage und in welcher relativen Menge im Gestein. In der Tat sind ultrabasische Gesteine ​​mit Siliciumdioxid untersättigt (angezeigt durch die Anwesenheit von Olivin) und sauer übersättigt mit diesem Oxid (dies wird durch die Gegenwart von Quarz deutlich), aber die basischen Gesteine, die für Siliciumdioxid arm genug sind, sind für sie nicht immer untersättigt. Silica-reiche (daher nicht Olivin und Nephelin enthalten) Unterschiede sind oft unter den wichtigsten und typisch für mittlere Felsen gefunden.

Es sollte beachtet werden, dass die allgemeinen Merkmale der Materialzusammensetzung bereits bei einer makroskopischen Vertrautheit mit dem Gestein erkennbar sind. Gleichzeitig ist manchmal die Unzulänglichkeit der makroskopischen Methode offensichtlich, da der Forscher mit ihr den Namen des Gesteins nicht genau definieren kann, da die Zusammensetzung der Plagioklasen und die Eigenschaften der Zusammensetzung der dunkel gefärbten Mineralien unbekannt sind.

Gipsbindemittel sind Materialien, die unter Verwendung von Calciumsulfat enthaltenden Rohstoffen erhalten werden. Meistens ist es natürlicher Gips CaSO4 · 2H2O und Anhydrit CaSO4, seltener - einige Nebenprodukte der chemischen Industrie (Phosphogips, Borogips).

Build Mat / 3 Eigenschaften von Materialien in Bezug auf die Wirkung von Wasser

3 Eigenschaften von Materialien in Bezug auf die Wirkung von Wasser. Feuchtigkeit, Wasseraufnahme.........

Feuchtigkeit - der Feuchtigkeitsgehalt des Materials, bezogen auf die Masse des Materials im trockenen Zustand, gemessen in%. Hohe Luftfeuchtigkeit - mehr als 20%, niedrig - weniger als 5%. Hygroskopizität - die Fähigkeit eines Materials, Wasserdampf aus der Luft (bei hoher Luftfeuchtigkeit) aufzunehmen und durch kapillare Kondensation zurückzuhalten. Die Hygroskopizität des Materials hängt von den Eigenschaften seiner Struktur ab, hauptsächlich von der Anzahl und Art der Poren und Kapillaren. Wasseraufnahme - die Fähigkeit eines Materials, es direkt in direktem Kontakt mit Wasser zu absorbieren und zu halten. Die Wasseraufnahme hängt von den Eigenschaften der Struktur ab. Das Material absorbiert mehr als 20% Wasser nach Gewicht ist eine hohe Rate, weniger als 5% ist niedrig. Ungefähre Wasserabsorption (nach Gewicht) von Holz kann 150%, keramischer Stein 12, schwerer Beton oder Linoleum-3, Granit-0,5% erreichen. Materialien aus Stahl und Glas nehmen kein Wasser auf. Die Wasserbeständigkeit ist durch einen Erweichungskoeffizienten (Kr) - das Verhältnis der Druckfestigkeit eines mit Wasser gesättigten Materials zur Druckfestigkeit eines Materials in einem trockenen Zustand - gekennzeichnet. Dichte Materialien, die wenig Wasser aufnehmen, sind winterhart. Die Durchlässigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Wasser unter Druck zu passieren. Der Grad der Durchlässigkeit des Materials hängt mit der Art seiner Struktur zusammen. Die Menge an Wasserdurchlässigkeit ist durch die Menge an Wasser gekennzeichnet, die innerhalb einer Stunde durch 1 cm² der Fläche des Testmaterials bei konstantem Druck hindurchgegangen ist. Besonders wichtig ist wasserfest. für Dach- und Dichtungsmaterialien. Materialien sind besonders dicht, d. H. In denen die durchschnittliche Dichte gleich der wahren Dichte (Glas oder Metalle) ist, wasserdicht. Eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts vieler Materialien wirkt sich negativ auf ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften aus. Eine Reihe von Materialien (Holz, Beton usw.) erhöhen ihr Volumen, wenn sie angefeuchtet werden, wobei die nachfolgende Trocknung schrumpft. Eine systematische Benetzung und Trocknung kann zu wechselnden Spannungen im Material führen und im Laufe der Zeit zu einem Verlust seiner Festigkeit und Zerstörung führen.

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1 Grundeigenschaften von Baustoffen

1.1 Allgemeine Informationen

In der Konstruktion verwendet eine Vielzahl von natürlichen und künstlichen Materialien. Im Betrieb sind sie der Umwelt ausgesetzt - physikalische, mechanische, chemische Faktoren, die ihre technischen Eigenschaften verändern können. Es ist möglich, eine dauerhafte Struktur und ein Gebäude nur dann zu entwerfen und zu bauen, wenn Sie die Eigenschaften der verwendeten Materialien und ihre ordnungsgemäße Verwendung kennen.

In ihrer Arbeit orientieren sich die Design- und Bauorganisationen von Belarus an den normativen Dokumenten der UdSSR, der GUS-Länder und Belarus: zwischenstaatliche normative Dokumente: Bauvorschriften und Verordnungen (SNiP), Bauvorschriften (SN), zwischenstaatliche Normen (GOST), Industriestandards; ordnungspolitische Dokumente der Republik Belarus: Bauvorschriften der Republik Belarus (SNB), staatliche Standards der Republik Belarus (STB), Regierungsdokumente des Ministeriums für Bau und Architektur der Republik Belarus (RDS, RD RB); Industriedokumente: Technische Bedingungen (TU), Abteilungsbauordnung (VSN); Verwaltungsdokumente (PD), technologische Normen (TN); Empfehlungen, Vorschriften und andere Dokumente.

Die wichtigsten Eigenschaften, die für alle Materialien charakteristisch sind, sind physikalische, chemische, mechanische, technologische, betriebliche und Umwelteigenschaften.

In diesem Abschnitt werden die Eigenschaften aufgelistet, die für die meisten Materialien typisch sind. Separate Eigenschaften, die für bestimmte Materialgruppen charakteristisch sind, sind in den entsprechenden Abschnitten aufgeführt.

1.2 Physikalische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften bestimmen den physikalischen Zustand des Materials. Dazu gehören die Eigenschaften von Strukturen und Masse, das Verhältnis von Material zu den Auswirkungen von Wasser, Hitze, Feuer, Strahlungsbeständigkeit.

Die wahre Dichte ρi ist die Masse pro Volumeneinheit eines absolut dichten Materials, d. H. E. Ohne Poren. Es wird in kg / m3, kg / dm3 oder g / cm3 unter Verwendung der Formel berechnet

wobei m die Masse des Materials kg, g ist; Va - das Volumen des Materials in einem dichten Zustand,

m 3, dm 3, cm 3..

Die wahre Dichte der meisten mineralischen, natürlichen und künstlichen Baumaterialien liegt bei 2,4-3,1 g / cm 3, organische (Holz, Bitumen, Kunststoffe) liegt bei 1,0-1,6 g / cm 3.

Durchschnittliche Dichte ρmit - Masse pro Volumeneinheit des Materials in seinem natürlichen Zustand, d. h. mit Poren. Es kann ein trockenes Material sein, in einem Zustand von natürlicher oder anderer Feuchtigkeit, der in der Norm spezifiziert ist. Die mittlere Dichte in kg / m 3, kg / dm 3, g / cm 3 wird durch die Formel berechnet

wobei m die Masse des Materials ist, kg, g; V ist das Volumen des Materials, m 3, dm 3, cm 3.

Die durchschnittliche Dichte der Materialien variiert in einem weiten Bereich. So kann ein poröser Kunststoff eine durchschnittliche Dichte von 10 kg / m 3 und Stahl von 7850 kg / m 3 aufweisen.

Schüttdichte ρn - Masse pro Volumeneinheit des Schüttguts. Sie wird für Schotter, Kies, Sand, Zement usw. bestimmt. Die Schüttdichte, kg / m 3, kg / dm 3, g / cm 3, wird durch die Formel berechnet

wobei m die Masse des Schüttguts ist, kg, g; V ist das Volumen des Schüttguts, m 3, dm 3, cm 3. Das Volumen enthält Poren direkt im Material und Hohlräume zwischen den Körnern.

Die durchschnittliche und Schüttdichte der meisten Materialien ist normalerweise geringer als ihre wahre Dichte. Getrennte Materialien wie Stahl, Glas, Bitumen sowie Flüssigkeit haben fast die gleiche wahre und durchschnittliche Dichte.

Die Durchschnitts- und Schüttdichte von Materialien ist notwendig, um die Masse von Strukturelementen von Gebäuden und Strukturen bei der Berechnung ihrer Festigkeit, beim Beladen von Fahrzeugen, beim Berechnen von Lagern und Hebezeugen zu bestimmen.

Die relative Dichte d ist das Verhältnis der mittleren Dichte eines Materials zur Dichte einer Standardsubstanz. Wasser wird als Standardsubstanz bei einer Temperatur von 4 ° C mit einer Dichte von 1000 kg / m 3 genommen. Die relative Dichte (dimensionslose Menge) wird durch die Formel bestimmt

Porosität P - der Füllgrad des Materials mit Poren. Berechnet als Prozentsatz der Formel

wo ρmit, ρund - durchschnittliche und wahre Dichte des Materials.

Bei Baustoffen liegt die Porosität zwischen 0 und 90%.

Für Schüttgüter wird die Leerheit (intergranulare Porosität) bestimmt.

Die wahre durchschnittliche Dichte und Porosität von Materialien sind miteinander in Beziehung stehende Größen. Sie sind abhängig von Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Frostbeständigkeit, Wasserbeständigkeit und anderen Materialeigenschaften. Ihre ungefähren Werte für die gebräuchlichsten Materialien sind in Tabelle 1.1 angegeben.

Tabelle 1.1 - Physikalische Eigenschaften von Materialien

Dichte, g / cm 3

Feuchtigkeit W ist der Wassergehalt des Materials im Moment. Sie wird bestimmt durch das Verhältnis der Wassermasse, die im Material zum Zeitpunkt der Probenahme zum Testen enthalten ist, zur Masse des Trockenmaterials. Berechnet als Prozentsatz der Formel

wo min der, mmit - Masse der nassen und trockenen Materialien,

Wasserbeständigkeit ist die Fähigkeit von Materialien, ihre Festigkeit zu erhalten, wenn sie mit Wasser gesättigt sind. Es wird durch den Erweichungskoeffizienten K geschätztGröße, was gleich dem Verhältnis der Festigkeit des Materials in Kompression in einem gesättigten Zustand von Wasser R & sup4 ;, MPa, zu der Zugfestigkeit eines trockenen Materials R istmit, MPa:

Für verschiedene MaterialienGröße = 0... 1. So hat Ton, wenn er benetzt ist, keine Stärke, sein KGröße = 0. Metalle, Glas behalten vollständig Stärke im Wasser, für sie KGröße = 1. Baumaterialien mit einem Erweichungskoeffizienten von weniger als 0,8 werden nicht in feuchter Umgebung verwendet.

Hygroskopizität - die Fähigkeit von Materialien, Wasserdampf aus der Umgebungsluft aufzunehmen und in den Kapillaren zu kondensieren. Es wird als Prozentsatz als das Verhältnis der Wassermasse, die vom Material absorbiert wird (Sorption), zur Masse des trockenen Materials bei einer relativen Feuchtigkeit von 100% und einer Temperatur von 20 ° C ausgedrückt.

Wenn das absorbierte Wasser chemisch mit dem Material wechselwirkt, wird dieser Prozess Chemisorption genannt.

Die Hygroskopizität hängt von der Art der Materialien ab. Einige von ihnen, wie Holz, ziehen aktiv Wassermoleküle an. Sie werden als hydrophil bezeichnet. Andere wie Bitumen werden nicht mit Wasser benetzt. Sie werden als hydrophob bezeichnet. Das Material hydrophob zu machen verbessert seine Eigenschaften.

Feuchtigkeit - die Fähigkeit von Materialien, Wasser an die Umgebungsluft abzugeben. Sie zeichnet sich durch eine Trocknungsgeschwindigkeit aus, die durch die Menge an Wasser bestimmt ist, die das Material pro Tag bei einer relativen Feuchtigkeit von 60% und einer Temperatur von 20 ° C ausgibt. Wasser verdampft zum Zustand des Materials, bis sich ein Gleichgewicht zwischen seiner Feuchtigkeit und der Feuchtigkeit der umgebenden Luft einstellt, d. H. Das Material erreicht einen lufttrockenen Zustand.

Die Trocknungsgeschwindigkeit ist von praktischer Bedeutung für Wandblöcke, Paneele. Nasse Putze, usw. Designs mit hoher Luftfeuchtigkeit verzögern die Nachbearbeitung.

Wasseraufnahme - die Fähigkeit von Materialien, Wasser in ihren Poren aufzunehmen und zu speichern. Es ist in Wasseraufnahme nach Gewicht und Volumen unterteilt.

Wasseraufnahme nach Gewicht Wm, % gleich dem Verhältnis der von der Probe absorbierten Wassermasse zur Masse der trockenen Probe.

Wasseraufnahme nach Volumen Wungefähr, % ist gleich dem Verhältnis der Wassermasse, die von der Probe absorbiert wird, zum Volumen der Probe.

Sie werden durch die folgenden Formeln bestimmt:

wo min der - Masse der Probe, gesättigt mit Wasser, g; mmit - Masse der Probe, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, g; V ist das Probenvolumen, cm 3.

Die folgende Beziehung besteht zwischen der Wasseraufnahme in Masse und Volumen:

wo dmit - die relative Dichte des Materials.

Die Wasseraufnahme ist immer geringer als die Porosität, da die Poren nicht vollständig mit Wasser gefüllt sind.

Materialien im nassen Zustand ändern ihre Eigenschaften. Erhöht die durchschnittliche Dichte, verringert die Festigkeit, erhöht die Wärmeleitfähigkeit.

Luftwiderstand ist die Fähigkeit eines Materials, seine Eigenschaften während periodischer hygroskopischer Befeuchtung und Trocknung für eine lange Zeit nicht zu verändern. Eine Veränderung der Feuchtigkeit führt zum Quellen und Schrumpfen des Materials und im Laufe der Zeit zu seiner Zerstörung. Luftwiderstand von hygroskopischen Materialien erhöhen ihre Oberflächenhydrophobierung, die Einführung von hydrophoben Additiven bei der Herstellung.

Kapillare Befeuchtung und Diffusion. Die Befeuchtung der Kapillare erfolgt durch die Fähigkeit des Wassers, durch die Kapillaren auf eine Höhe zu steigen. Die Hubhöhe hängt von der Feinheit der Kapillaren und dem Grad der Benetzbarkeit ihrer Wände ab. Bei Mauerwerk kann es mehr als einen Meter betragen.

In Materialien ist eine Diffusion von Wasser möglich, das sich von Orten mit höherer Feuchtigkeit zu Orten mit weniger Feuchtigkeit bewegt und gleichmäßig über das Volumen verteilt ist.

Zum Schutz vor Kapillarbefeuchtung und Wasserdiffusion werden Strukturen mit wasserabweisenden Materialien geschützt. Zum Beispiel, zwischen dem Fundament des Gebäudes und der Wand arrangieren Abdichtungen.

Durchlässigkeit - die Fähigkeit von Materialien, Wasser unter Druck zu leiten. Es ist gekennzeichnet durch einen Filtrationskoeffizienten vonf, m / h, was gleich der Menge an Wasser V istin der, m 3 durch das Material mit einer Fläche von S = 1 m 2, mit einer Dicke von α = 1 m in der Zeit τ = 1 h mit einer Differenz des hydrostatischen Drucks ρ1 - ρ 2 = 1 m Wassersäule:

Die umgekehrte Eigenschaft der Durchlässigkeit ist die Wasserdichtigkeit - die Fähigkeit eines Materials, unter Druck stehendes Wasser nicht zu passieren.

Die Durchlässigkeit des Materials hängt von seiner Porosität und der Art der Poren ab. Die Wasserdurchlässigkeit ist während des Baus von Wasserbauwerken, Tunneln und Wassertanks gegeben.

Dampfdurchlässigkeit - die Fähigkeit von Materialien, Wasserdampf durch seine Dicke zu leiten. Sie ist gekennzeichnet durch einen Dampfdurchlässigkeitskoeffizienten μ, g / (m · h · Pa), der gleich der Wasserdampfmenge in Gramm Vρ ist (V ist das Volumen von Dampf in cm³; ρ ist die mittlere Dichte von Dampf in g / cm³), die durch das Material mit der Dicke α läuft = 1 m, Fläche S = 1 m 2 für die Zeit τ = 1 h mit einer Differenz der Partialdrücke p1 - p2 = 133,3 Pa,

Wenn die Wände und Beschichtungen befeuchtet werden, verschlechtern sich ihre hitzeabschirmenden Eigenschaften, eine Zerstörung tritt während des Gefrierens auf.

Gehäuse in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit sollten vor Dampfdurchdringung durch dampfdichte Materialien geschützt werden. In Dachböden wird die Dampfsperre auf Bodenplatten oft aus Dachmaterial mit einem niedrigen Dampfdurchlässigkeitskoeffizienten hergestellt.

Atmungsaktivität ist die Fähigkeit des Zaunmaterials eines Gebäudes, Luft durch seine Dicke zu leiten. Sie ist gekennzeichnet durch einen Luftdurchlässigkeitskoeffizienten i, g / (m · h · Pa), der gleich der Luftmenge ist, in Gramm Vρ (V ist das Luftvolumen in cm 3; ρ ist die durchschnittliche Luftdichte g / cm 3 durch das Zaunmaterial mit einer Dicke δ = 1 m, Fläche S = 1 m 2, während der Zeit τ = 1 h mit einer Differenz der Partialdrücke p1 - p2 = 133,3 Pa.

Luft dringt in die Richtung von höherem Druck zu niedrigerem Druck ein. Dieses Phänomen wird als Filterung bezeichnet. Die Filtration von der Außenluft des Zauns in den Raum wird als Infiltration bezeichnet, und von dem Raum nach außen wird dies als Exfiltration bezeichnet.

Atmungsaktivität bietet natürliche Belüftung von Räumen. Dies ist eine positive Entwicklung. Im Winter führt Infiltration zu Wärmeverlust. Dies äußert sich in seiner negativen Eigenschaft.

Witterungsbeständigkeit - die Fähigkeit von Materialien während des Betriebs, ihre ursprünglichen Eigenschaften nach längerer Exposition gegenüber atmosphärischen Faktoren (Temperaturschwankungen, Sonneneinstrahlung, Luft, Feuchtigkeit) beizubehalten.

Frostbeständigkeit - die Fähigkeit von Materialien in einem wassergesättigten Zustand, während wiederholtem Einfrieren und Auftauen nicht zusammenzubrechen.

Die Zerstörung erfolgt aufgrund der Tatsache, dass die Wassermenge beim Übergang zu Eis um 9% zunimmt. Der Druck des Eises auf die Porenwände verursacht Zugkräfte im Material.

Die Frostbeständigkeit von Materialien hängt von ihrer Dichte und dem Grad der Porenfüllung mit Wasser ab.

Oft gibt es Fälle von Zerstörung durch unzureichende Frostbeständigkeit von Beton-Seitensteinen, Zementbetondecken von Straßen, Beton, einer Zone mit variablem Wasserstand von Brückenstützen und hydraulischen Strukturen.

Wärmeleitfähigkeit - die Fähigkeit von Materialien, Wärme zu leiten. Die Wärmeübertragung erfolgt als Folge von Temperaturunterschieden zwischen den Oberflächen, die das Material begrenzen. Die Wärmeleitfähigkeit λ, W / (m ∙ ° C) ist gleich der Wärmemenge Q, J, die das Material mit der Dicke δ = 1 m passiert, die Fläche S = 1 m 2 für die Zeit τ = 1 h mit Temperaturdifferenzen zwischen den Oberflächen T1 - T2 = 1 ° C;

Die Wärmeleitfähigkeit von Materialien hängt von ihrer durchschnittlichen Dichte, chemischen Zusammensetzung, Struktur, Art der Poren, Feuchtigkeit und Temperatur ab.

Der signifikanteste Effekt auf die Wärmeleitfähigkeit hat eine durchschnittliche Dichte von Materialien. Mit einer bekannten durchschnittlichen Dichte, unter Verwendung der untenstehenden Formel, ist es möglich, näherungsweise die Wärmeleitfähigkeit λ, W / (m · ºC) des Materials im lufttrockenen Zustand zu berechnen

λ = 1,163 · (√ 0,0196 + 0,22ρ 2 mit - 0,16).

Diese Formel liefert zufriedenstellende Ergebnisse mit einer durchschnittlichen Dichte von Materialien von 2500 bis 2700 kg / m 3.

Erhöht die Wärmeleitfähigkeit von Materialien mit Feuchtigkeit erheblich. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasser 0,58 W / (m ° C) und die von Luft 0,023 W / (m ° C) ist, d. H. Sie übersteigt diese 25-mal. Mehr Wärmeleitfähigkeit von Eis. Es ist 2,3 W / (m ° C).

Mit steigender Temperatur nimmt die Wärmeleitfähigkeit der meisten Materialien zu und nur in einigen (Metallen, Magnesit-Feuerfestmaterialien) nimmt sie ab.

Die Wärmeleitfähigkeit des Materials beeinflusst den thermischen Widerstand des Gehäuses, beispielsweise der Außenwand eines Gebäudes, des Dachgeschosses. Der thermische Widerstand des Zauns R, m 2 · ° C / W, wird durch die Formel bestimmt

wo δ ist die Dicke des Zauns, m; λ - Wärmeleitfähigkeit, W / (m · ° С).

Der thermische Widerstand der Sperrschicht ist direkt proportional zu seiner Dicke und umgekehrt proportional zur Wärmeleitfähigkeit seines Materials.

Wärmekapazität ist die Fähigkeit von Materialien, Wärme zu absorbieren, wenn sie erhitzt werden. Sie ist durch eine spezifische Wärmekapazität c, J / (kg · ° C) gekennzeichnet, die gleich der Wärmemenge Q, J ist, die zum Erwärmen eines Materials der Masse m = 1 kg aufgewendet wird, um seine Temperatur um t zu erhöhen2 - t1 = 1 ° C:

Die spezifische Wärmekapazität von Steinmaterialien ist 755-925, die der Wälder ist 2420-2750 J / (kg ° C). Wasser hat die größte Wärmekapazität - 4200 J / (kg ° C), daher nimmt die Wärmekapazität der Materialien mit ihrer Befeuchtung zu.

Die Wärmekapazität wird bei der Berechnung der Wärmebeständigkeit von Wänden und Böden von beheizten Gebäuden und von Heizmaterialien im Winter berücksichtigt.

Feuerbeständigkeit - die Fähigkeit von Materialien, sich nicht durch die Einwirkung von hohen Temperaturen und Wasser in einem Feuer zu verschlechtern.

Bei der Feuerwiderstandsfähigkeit werden Materialien in nicht brennbar (nicht brennbar), schwer brennbar (schwer brennbar) und brennbar (brennbar) unterteilt.

Nichtbrennbare Materialien brennen nicht, schwelen nicht und sind nicht verkohlt. Dies sind Steinmaterialien, Metalle.

Hart brennbare Materialien sind verkohlt, glimmen oder schwer zu entzünden. Wenn eine Feuerquelle oder Hitze entfernt wird, hören diese Prozesse auf. Dieses Holz ist mit Flammschutzmitteln imprägniert.

Brennbare Materialien brennen und schwelen. Wenn Sie ein Feuer oder eine Wärmequelle entfernen, setzt sich das Brennen und Verderben fort. Dazu gehören alle ungeschützten organischen Materialien.

Baustoffe verhalten sich im Brandfall anders. So erhöht sich die Festigkeit von Granit bei Erwärmung auf 200 ° C und beträgt 160% des ursprünglichen Wertes. Wenn die Temperatur dann auf 600 ° C ansteigt, wird sie gleich dem Original und bei 800 ° C nimmt die Festigkeit ab und beträgt nur noch 35% des Originals.

Bituminöse Mastixkitte haben eine hohe Rauchbildungsfähigkeit. Ihre Zündtemperatur beträgt 340-350ºC und die Selbstentzündung tritt bei 400-450ºC auf.

Feuerbeständigkeit ist die Fähigkeit von Materialien, längere Zeit hohen Temperaturen zu widerstehen, ohne zu erweichen oder zu verformen. Je nach Grad der Feuerbeständigkeit werden die Materialien in folgende Gruppen unterteilt: feuerfest, feuerfest und schmelzbar. Feuerfeste Materialien widerstehen Temperaturen von 1580 ° C und darüber, feuerfest - 1350-1580 ° C, niedrig schmelzend - weniger als 1350 ° C.

Feuerfeste Produkte sind Schamotteprodukte aus feuerfestem Ton mit Zusatz von Schamotte, die zum Verlegen von Hochöfen und offenen Öfen, Brennöfen für Zementklinker usw. verwendet werden.

Feuerfeste Produkte umfassen feuerfesten Ton aus feuerfesten Tonen, die zum Auskleiden von thermischen Anlagen verwendet werden.

Zu Schmelzstein gehört Keramik, aus Ziegelstein und für Mauerwerk verwendet.

Strahlenbeständigkeit und schützende Eigenschaften von Materialien. Strahlungsbeständigkeit - die Fähigkeit eines Materials, seine Struktur und Eigenschaften bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung aufrechtzuerhalten. Unter dem Einfluss der Strahlung im Material können tiefgreifende Veränderungen auftreten - der Übergang vom kristallinen zum amorphen Zustand.

Die schützenden Eigenschaften von Materialien werden durch ihre Fähigkeit bestimmt, Neutronen- und Gammastrahlung zu verzögern. Sie werden durch die Dicke einer Materialschicht geschätzt, die die Menge an ionisierender Strahlung um den Faktor zwei dämpft. Die Dicke der Schicht der halben Dämpfung der Strahlung T1/2 es ist 1 m für Beton, 0,18 m für Blei.

Zum Schutz vor Gammastrahlung werden Materialien mit erhöhter Dichte verwendet (insbesondere Schwerbeton, Blei, Erde); aus Neutronenstrahlung - Wasser und Materialien mit gebundenem Wasser (Limoniterz, Beton mit Zusatz von Bor, Cadmium, Lithium).

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Physikalische Eigenschaften

Die Dichte des Materials ist ein notwendiges Merkmal bei der Berechnung der Festigkeit einer Struktur in Bezug auf ihr Eigengewicht, bei der Bestimmung der Methode und der Kosten des Transports des Materials, bei der Berechnung von Lagerhäusern und Materialhandhabungseinrichtungen. Die Dichte wird indirekt auf einige andere Eigenschaften des Materials beurteilt. Zum Beispiel gibt es für Steinmaterialien eine ungefähre Beziehung zwischen Dichte und Wärmeleitfähigkeit und für Holz und einige Steinmaterialien (Kalkstein) - zwischen Stärke und Dichte.

Die wahre Dichte ist eine Größe, die durch das Verhältnis der Masse eines homogenen Materials m (kg) zu dem Volumen bestimmt wird, das es in einem absolut dichten Zustand V einnimmt a (m 3), d. h. ohne Poren und Hohlräume:

Dimension der wahren Dichte - kg / m oder g / cm

Die wahre Dichte jedes Materials ist eine konstante physikalische Eigenschaft, die nicht geändert werden kann, ohne die chemische Zusammensetzung oder Molekülstruktur zu verändern.

So beträgt die wahre Dichte von anorganischen Materialien, natürlichen und künstlichen Steinen, die hauptsächlich aus Oxiden von Silizium, Aluminium und Kalzium bestehen, 2400... 3100 kg / m 3, organische Materialien, die hauptsächlich aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen, 800... 1400, Holz, hauptsächlich bestehend aus Zellulose, - 1550 kg / m 3. Die wahre Dichte von Metallen variiert in einem breiten Bereich: Aluminium - 2700 kg / m, Stahl - 7850, Blei - 11300 kg / m 3.

In Gebäudestrukturen ist das Material in seinem natürlichen Zustand, d. H. Das von ihm eingenommene Volumen schließt notwendigerweise Poren ein. In diesem Fall wird das Konzept der mittleren Dichte verwendet, um den physikalischen Zustand des Materials zu charakterisieren.

Durchschnittliche Dichte - der Wert, der durch das Verhältnis der Masse eines homogenen Materials t (kg) zu dem Volumen bestimmt wird, das es im natürlichen Zustand V einnimmt e (m):

Seit V e > V a (Gleichheit nur in absolut dichten Materialien, die keine Poren enthalten - Stahl, Glas, Wasser), dann die Beziehung

Die meisten Baustoffe haben Poren, so dass ihre wahre Dichte immer über dem Durchschnitt liegt. Nur in dichten Materialien (Stahl, Glas, Bitumen usw.) sind die wahren und durchschnittlichen Dichten nahezu gleich, da das Volumen der inneren Poren vernachlässigbar ist.

Das experimentelle (direkte) Verfahren zur Bestimmung der Porosität basiert auf dem Ersetzen des Porenraums in einem Material durch verflüssigtes Helium und wurde zuvor beschrieben.

Poren sind Zellen, die nicht mit Strukturmaterial gefüllt sind. In der Größenordnung können sie von ppm bis zu einigen Millimetern reichen.

Größere Poren, zum Beispiel zwischen Körnern von Schüttgütern, oder Hohlräume, sind in einigen Produkten vorhanden (Hohlziegel, Platten aus Stahlbeton) werden Hohlräume genannt. Die Poren sind normalerweise mit Luft oder Wasser gefüllt; in den Hohlräumen, besonders im Breitband, kann Wasser nicht verweilen und fließt heraus.

Porosität von Baumaterialien - der Füllgrad des Materials mit Poren. Porosität ist ein relativer Wert, ausgedrückt als Prozentsatz oder Bruchteil des Volumens des Materials. Wenn die mittleren und wahren Dichtewerte bekannt sind, wird die Porosität des Materials,%, berechnet durch

Es variiert sehr stark: von 0,2... 0,8% - in Granit und Marmor bis 75... 85% in wärmeisolierenden Ziegeln und in Porenbeton und über 90% - in geschäumten Kunststoffen und Mineralwolle.

Werte der durchschnittlichen und wahren Dichte und Porosität einiger Baumaterialien

Die Porosität des Materials wird nicht nur von der quantitativen Seite, sondern auch von der Natur der Poren charakterisiert: geschlossen und offen, klein (so groß wie Hundertstel und Tausendstel Millimeter) und groß (von Zehntel Millimeter bis 2... 5 mm). Aufgrund der Art der Poren beurteilen Sie die Fähigkeit des Materials, Wasser zu absorbieren. So hat Polystyrolschaum, dessen Porosität 95% erreicht, geschlossene Poren und nimmt praktisch kein Wasser auf. Zur gleichen Zeit absorbieren Keramikziegel mit einer Porosität von dreimal kleiner (d. H. Etwa 30%) aufgrund der offenen Natur der Poren (der Großteil der Poren sind verbundene Kapillaren) aktiv Wasser.

Die Größe der Porosität beeinflusst stark die Festigkeit des Materials. Der Baustoff ist weniger widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen, Hitze, Schrumpfung und andere Anstrengungen, je mehr Poren in seinem Volumen sind. Experimentelle Daten zeigen, dass bei einer Zunahme der Porosität von 0 auf 20% die Festigkeit fast linear abnimmt.

Der Stärkewert hängt auch von der Porengröße ab. Es nimmt mit ihrer Abnahme zu. Die Festigkeit von feinporigen Materialien sowie von Materialien mit geschlossener Porosität ist höher als die Festigkeit von großporigen und offenen Porositäten.

Für Schüttgüter (Zement, Sand, Kies, Schotter) wird die Schüttdichte berechnet.

Schüttdichte - der Wert bestimmt durch das Verhältnis der Masse des Materials t (kg) zu dem Volumen, das es in einem lockeren Zustand V einnimmt n (m):

V-Wert n umfasst das Volumen aller Teilchen des Schüttguts und das Volumen der Zwischenräume zwischen den Teilchen, die Hohlräume genannt werden. Wenn die Schüttdichte und die mittlere Dichte von Körnern für ein körniges Material bekannt sind, dann ist es möglich, ihre Leerheit zu berechnen, a ist die relative Eigenschaft, ausgedrückt als Bruchteile einer Einheit oder als Prozentsatz:

Die wichtigsten Materialeigenschaften: Dichte, Festigkeit, Dauerhaftigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Wasseraufnahme, Wasserfestigkeit usw. hängen von der Größe der Porosität und ihrer Beschaffenheit (Porengröße und -form, gleichmäßige Verteilung der Poren über das Volumen des Materials, deren Struktur) ab, zB offene Poren erhöhen die Durchlässigkeit und Wasseraufnahme des Materials und beeinträchtigen dessen Frostbeständigkeit. In schallabsorbierenden Materialien sind jedoch offene Poren erwünscht, da sie Schallenergie absorbieren. Die Zunahme der geschlossenen Porosität aufgrund des Öffnens erhöht die Haltbarkeit des Materials und verringert seine Wärmeleitfähigkeit.

Informationen über die Porosität des Materials ermöglichen es uns, die geeigneten Bereiche seiner Anwendung zu bestimmen.

Unter den physikalischen Prozessen haben die Auswirkungen der Wasser- und Dampfumgebung, thermische Effekte, Ausbreitung von Schallwellen, elektrischer Strom, nukleare Strahlung usw. den größten Wert in der Praxis.Das Verhältnis von Material zu statischen oder zyklischen Wirkungen von Wasser oder Dampf ist durch hydrophobe Eigenschaften (Hygroskopizität, Kapillarsaugung, -Absorption, Wasserbeständigkeit, Wasserdurchlässigkeit, Dampfdurchlässigkeit, Feuchtigkeitsverformung, Frostbeständigkeit).

Feuchtigkeitsdeformationen - Ändern der Größe und des Volumens des Materials, wenn sich seine Feuchtigkeit ändert. Die Verringerung der Größe und des Volumens des Materials während seiner Trocknung wird Schrumpfung (Schrumpfung) genannt, und eine Zunahme von Größe und Volumen während der Benetzung bis zur vollständigen Sättigung des Materials mit Wasser ist quellend (quellend). Schrumpfung tritt auf und erhöht sich infolge einer Verringerung der Dicke der Wasserschichten, die die Teilchen des Materials umgeben, und der Wirkung von inneren Kapillarkräften, die dazu neigen, die Teilchen des Materials zusammenzubringen. Das Aufquellen ist darauf zurückzuführen, dass die polaren Wassermoleküle, die zwischen den Teilchen oder Fasern, die das Material bilden, eindringen, sie verkeilen, während die Hydratationshüllen um die Teilchen sich im Inneren des Meniskus und damit die Kapillarkräfte verdicken. Materialien mit sehr poröser und faseriger Struktur, die viel Wasser aufnehmen können, sind durch große Schrumpfung gekennzeichnet (Holz über Fasern 30... 100 mm / m; Porenbeton 1... 3 mm / m; Keramikziegel 0,03... 0,1 mm / m; Schwerbeton 0, 3... 0,7 mm / m; Granit 0,02... 0,06 mm / m).

Wasserabsorption ist die Fähigkeit eines porösen Materials, Tropfflüssigkeitsfeuchtigkeit in den Poren zu absorbieren und zurückzuhalten. Es gibt Wasseraufnahme nach Gewicht und Wasseraufnahme nach Volumen.

Wasseraufnahme nach Gewicht W m gleich dem Verhältnis der Masse von Wasser t ext vollständig sättigendes Material, bezogen auf das Gewicht des trockenen Materials t

Wasseraufnahme nach Volumen W ext %, charakterisiert den Füllgrad des Materials mit Wasser. Berechnen Sie die Wasseraufnahme als Verhältnis des Wasservolumens V ext bei voller Sättigung des Materials zu seinem Volumen V e

Die Wasserabsorption nach Volumen kann bei bekannten Werten der Wasserabsorption nach Gewicht und durchschnittlicher Dichte des Materials unter Verwendung der Formel berechnet werden

Die Wasserabsorption von Materialien kann in Abhängigkeit von der Art der Porosität stark variieren. W-Werte M für Granit betragen sie 0,02... 0,7%, Schwerbeton - 2... 4, Ziegel 8... 20, leichte Dämmstoffe mit offener Porosität - 100% und mehr. Wasseraufnahme nach Volumen W o überschreitet nicht die Porosität, da das Volumen des von dem Material absorbierten Wassers das Porenvolumen nicht überschreiten kann.

W-Werte o und w m kennzeichnen den Extremfall, wenn das Material keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen kann. In realen Strukturen kann das Material eine gewisse Menge an Feuchtigkeit enthalten, die durch kurzes Befeuchten mit einem Wassertropfen oder Kondensation von Wasserdampf aus der Luft in den Poren erhalten wird. In diesem Fall ist der Zustand des Materials durch Feuchtigkeit gekennzeichnet.

Feuchtigkeit - das Verhältnis der Masse des Wassers im Moment m in der, auf die Masse (weniger oft auf das Volumen) des Materials im trockenen Zustand t mit

Die Feuchtigkeit kann von Null abweichen, wenn das Material trocken bis W ist M, entspricht dem maximalen Wassergehalt. Die Befeuchtung führt zu einer Veränderung vieler Materialeigenschaften: Die Masse der Gebäudestruktur nimmt zu, die Wärmeleitfähigkeit steigt; Unter dem Einfluss der Keilwirkung von Wasser nimmt die Festigkeit des Materials ab.

Bei vielen Baumaterialien ist die Feuchtigkeit normalisiert. Also, die Feuchtigkeit von gemahlener Kreide - 2%, Wandmaterialien -5... 7, lufttrockenes Holz - 12... 18%.

Wasserbeständigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, Festigkeit zu erhalten, während es mit Wasser gesättigt wird. Das Kriterium für die Wasserbeständigkeit von Baustoffen ist der Erweichungskoeffizient - das Verhältnis der Druckfestigkeit eines mit Wasser gesättigten Materials, R B Druckfestigkeit von trockenem Material R c

Materialien, deren Erweichungskoeffizient größer als 0,75 ist, werden als wasserdicht bezeichnet.

Wasserbeständigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, dem Eindringen von unter Druck stehendem Wasser zu widerstehen. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig für Beton, der Wasserdruck (Rohre, Tanks, Dämme) erhält. Die Wasserdichtigkeit des Betons wird durch die Markierung nach W (W -2... W -8) geschätzt, die den maximalen einseitigen hydrostatischen Druck angibt, bei dem die Standardprobe kein Wasser durchlässt. Bei Wasserabdichtungsmaterialien ist die Wasserbeständigkeit durch die Zeit gekennzeichnet, nach der Wasser unter einem bestimmten Druck durch eine Materialprobe (Mastix, Imprägnierung) sickert.

Hygroskopizität - die Fähigkeit eines Materials, Wasserdampf aus der Luft zu absorbieren und zu kondensieren. Die Hygroskopizität wird durch Sorption verursacht, bei der es sich um einen physikalisch-chemischen Prozess der Absorption von Wasserdampf aus der Luft sowohl aufgrund ihrer Adsorption an der inneren Oberfläche des Materials als auch der Kapillarkondensation handelt. Kapillarkondensation ist nur in Kapillaren mit kleinem Radius (weniger als 10 μm) möglich

7 m), da die Druckdifferenz von gesättigtem Wasserdampf über die konkave Oberfläche des Meniskus und die flache Oberfläche in Kapillaren mit großem Radius nicht signifikant ist.

Die Hygroskopizität hängt sowohl von den Materialeigenschaften - der Größe und Art der Porosität als auch von den Umgebungsbedingungen - Temperatur und relativer Feuchtigkeit und für Schüttgüter auch von ihrer Löslichkeit in Wasser und Dispersion und einer Abnahme der Lufttemperatur ab. Dieser Prozess ist reversibel. Die Hygroskopizität ist durch das Verhältnis der von dem Material absorbierten Feuchtigkeitsmasse bei einer relativen Feuchtigkeit von 100% und einer Temperatur von 20 ° C zur Masse des trockenen Materials, ausgedrückt in Prozent, gekennzeichnet.

Kapillaransaugung (Anstieg) von Wasser durch ein poröses Material tritt in den Kapillarporen auf, wenn ein Teil der Struktur in Kontakt mit Wasser kommt. Zum Beispiel kann Grundwasser durch die Kapillaren steigen und den unteren Teil der Gebäudewand befeuchten. Kapillarporen werden mit solchen konditionellen Radien bezeichnet, bei denen ihr Kapillarpotential (die potentielle Energie des Feldes der Kapillarkräfte, bezogen auf eine Einheitsmasse der Flüssigkeit) viel größer ist als das Potential des Schwerefeldes.

Die Kapillarsaugung ist durch die Höhe des aufsteigenden Wasserspiegels in den Kapillaren des Materials, die Menge an absorbiertem Wasser und die Intensität der Saugwirkung gekennzeichnet.

Genauer gesagt, unter Berücksichtigung der unregelmäßigen Form der Poren in dem Material und ihres variierenden Querschnitts wird die Höhe der Wasseraufnahme experimentell durch die Methode der "markierten Atome" oder durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Materials bestimmt.

Für die operative Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts von hauptsächlich Schüttgütern (z. B. Zuschlagstoffe für Beton - Sand, Schutt) werden dielektrische und Neutronenmethoden verwendet. Dielektrische Messmethode basiert auf der Beziehung zwischen Feuchtigkeit und Dielektrizitätskonstante eines Materials. Die Neutronenmethode verwendet das Verhältnis von Feuchtigkeit und Verlangsamungsgeschwindigkeit von schnellen Neutronen, die durch ein Material hindurchtreten.

Wenn ein Material mit Wasser gesättigt ist, ändern sich seine Eigenschaften signifikant: Dichte und Wärmeleitfähigkeit nehmen zu, es treten einige strukturelle Veränderungen im Material auf, die das Auftreten von inneren Spannungen verursachen, was in der Regel zu einer Abnahme der Festigkeit des Materials führt.

Luftwiderstand ist die Fähigkeit eines Materials, den zyklischen Auswirkungen von Benetzung und Trocknung ohne merkliche Deformationen und Verlust der mechanischen Festigkeit zu widerstehen.

Wiederholtes hygroskopisches Befeuchten und Trocknen verursacht wechselnde Spannungen im Material und führt mit der Zeit zum Verlust ihrer Tragfähigkeit.

Die Feuchtigkeitseffizienz ist eine Eigenschaft, die die Trocknungsgeschwindigkeit des Materials kennzeichnet, wenn in der Umgebung geeignete Bedingungen herrschen (niedrige Feuchtigkeit, Wärme, Luftbewegung). Die Feuchtigkeitsrückgewinnung ist üblicherweise durch die Menge an Wasser gekennzeichnet, die ein Material pro Tag bei einer relativen Feuchtigkeit von 60% und einer Temperatur von 20 ° C verliert. Unter natürlichen Bedingungen, aufgrund der Feuchtigkeitsrückgewinnung, wird einige Zeit nach der Konstruktion ein Gleichgewicht zwischen der Feuchtigkeit der Gebäudestrukturen und der Umgebung hergestellt. Dieser Gleichgewichtszustand wird als lufttrockener (luftfeuchter) Zustand bezeichnet.

Permeabilität - die Fähigkeit eines Materials, Wasser unter Druck zu passieren. Die Eigenschaft der Wasserdurchlässigkeit ist die Menge an Wasser, die bei einem gegebenen Wasserdruck für 1 s durch 1 m² der Oberfläche des Materials hindurchgegangen ist. Um die Durchlässigkeit mit einer Vielzahl von Geräten zu bestimmen, mit denen Sie den gewünschten einseitigen Druck von Wasser auf der Oberfläche des Materials erzeugen können. Die Bestimmungsmethode hängt vom Zweck und der Art des Materials ab. Permeable Brücke hängt von der Dichte und Struktur des Materials ab. Je mehr Poren im Material und je größer diese Poren sind, desto größer ist ihre Wasserdurchlässigkeit.

Bei der Auswahl von Baumaterialien für spezielle Zwecke (Bedachungsmaterialien, Beton für hydraulische Konstruktionen, Rohre usw.) wird nicht die Wasserdurchlässigkeit oft als Wasserbeständigkeit bewertet, die sich durch eine gewisse Zeit des Wasserverlustes unter einem bestimmten Druck durch eine Probe des Testmaterials (Dachmaterialien) auszeichnet. oder der maximale Wert des Wasserdrucks (Pa), bei dem kein Wasser durch die Probe fließt (z. B. Beton).

Dampfdurchlässigkeit und Gasdurchlässigkeit - die Fähigkeit eines Materials, Wasserdampf oder Gase (Luft) durch seine Dicke zu leiten. Die Dampfpermeabilität ist durch einen Dampfpermeabilitätskoeffizienten gekennzeichnet, der numerisch gleich der Wasserdampfmenge ist, die durch eine Materialschicht mit einer Dicke von 1 m, einer Fläche von 1 m² für 1 s und einer Differenz der Partialdampfdrücke von 133,3 Pa dringt. Ein ähnlicher Koeffizient wird geschätzt und Gasdurchlässigkeit (Atmungsaktivität). Diese Eigenschaften werden für eine umfassende Bewertung der physikalischen Eigenschaften eines Baumaterials oder für seinen speziellen Zweck bestimmt. Materialien für die Wände von Wohngebäuden müssen eine gewisse Durchlässigkeit haben (die Wand muss "atmen"), dh natürliche Belüftung erfolgt durch die Außenwände. Vielmehr müssen die Wände und Beschichtungen von Nassräumen vor dem Eindringen von Wasserdampf in das Innere geschützt werden, insbesondere im Winter, wenn der Dampfgehalt im Raum viel höher ist als der Außenraum und der in die Kaltumzäunungszone eindringende Dampf kondensiert und die Luftfeuchtigkeit an diesen Stellen stark erhöht. In einigen Fällen ist eine fast vollständige Gasdichtigkeit erforderlich (Gasspeicher usw.).

Frostbeständigkeit ist eine Eigenschaft eines Materials, das mit Wasser gesättigt ist, um wiederholtem Einfrieren und Auftauen ohne signifikante Anzeichen von Zerstörung und Verringerung der Festigkeit zu widerstehen. Die Haltbarkeit von Materialien, die in den äußeren Zonen von Strukturen verschiedener Gebäude und Strukturen verwendet werden, hängt hauptsächlich von der Frostbeständigkeit ab. Die Zerstörung des Materials unter solchen zyklischen Wirkungen ist mit dem Auftreten von Spannungen in ihm verbunden, die sowohl durch den einseitigen Druck wachsender Eiskristalle in den Poren des Materials als auch durch den allseitigen hydrostatischen Druck von Wasser verursacht werden, der durch eine Zunahme der Eisbildung um etwa 9% verursacht wird (Wasserdichte ist 1) 0.917). In diesem Fall kann der Druck auf die Porenwände unter bestimmten Bedingungen Hunderte von MPa erreichen.

Es ist offensichtlich, dass bei vollständiger Füllung aller Poren und Kapillaren eines porösen Materials mit Wasser sogar bei einem einzigen Einfrieren eine Zerstörung auftreten kann. In vielen porösen Materialien kann jedoch Wasser nicht das gesamte Volumen zugänglicher Poren füllen, daher hat das Eis, das während des Gefrierens von Wasser gebildet wird, freien Raum für die Expansion. Wenn ein poröses Material in Wasser gesättigt ist, sind Makrokapillaren hauptsächlich mit Wasser gefüllt, während Mikrokapillaren teilweise mit Wasser gefüllt sind und als Reserveporen dienen, wo das Wasser während des Gefrierprozesses gequetscht wird.

Wenn ein poröses Material unter atmosphärischen Bedingungen (Bodenstrukturen) verwendet wird, werden Mikrokapillaren aufgrund der Sorption von Wasserdampf aus der Umgebungsluft hauptsächlich mit Wasser gefüllt; große Poren und Makrokapillaren sind vorbehalten. Folglich wird die Frostbeständigkeit von porösen Materialien durch die Größe und Art der Porosität und die Betriebsbedingungen der daraus hergestellten Strukturen bestimmt. Es ist höher, desto weniger Wasseraufnahme und mehr Festigkeit des Materials unter Spannung. Angesichts der Heterogenität der Struktur des Materials und der ungleichmßigen Verteilung von Wasser darin kann eine zufriedenstellende Frostbeständigkeit für poröse Materialien mit einer Wasserabsorption im Volumen von nicht mehr als 80% des Porenvolumens erwartet werden. Die Zerstörung des Materials erfolgt erst nach wiederholtem abwechselndem Einfrieren und Auftauen.

Die Frostbeständigkeit ist durch die Anzahl der Zyklen des abwechselnden Gefrierens bei -15, -17ºC und das Auftauen in Wasser bei einer Temperatur von etwa 20ºC gekennzeichnet. Die Wahl der Gefriertemperatur nicht höher als -15, -17 CC wird durch die Tatsache verursacht, dass bei einer höheren Temperatur das Wasser in kleinen Poren und Kapillaren nicht alle einfrieren kann. Die Anzahl der Zyklen (Marke), der das Material standhalten muss, hängt von den Bedingungen seiner zukünftigen Verwendung im Gebäude, den klimatischen Bedingungen ab und ist in den Normen für Baustoffe und Materialien angegeben.

Der Frostwiderstandsbogen (F 10, F 15, F 25, F 35, F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300 für Steinmaterialien) ist durch die Anzahl der Gefrier- und Auftauzyklen gekennzeichnet, denen das Material standhielt akzeptable Verringerung der Festigkeit oder Gewichtsreduktion von Proben.

Ein Material gilt als bestanden, wenn nach einer bestimmten Anzahl von Gefrier- und Auftauzyklen der Gewichtsverlust der Proben durch Absplittern und Delaminieren 5% nicht übersteigt und die Festigkeit um nicht mehr als 15% (bei einigen Materialien um 25%) abnimmt. Um die Frostbeständigkeit zu bestimmen, wird manchmal eine beschleunigte Methode verwendet, beispielsweise unter Verwendung von Natriumsulfat. Die Kristallisation dieses Salzes aus gesättigten Dämpfen, wenn es in den Poren der Proben austrocknet, reproduziert die mechanische Wirkung des gefrierenden Wassers, aber stärker, da die gebildeten Kristalle größer sind (eine signifikante Zunahme des Volumens). Ein Zyklus solcher Tests ist gleich 5... 10 und sogar 20 Zyklen direkter Tests durch Gefrieren. Bei einer gewissen Annäherung der Frostbeständigkeit kann man indirekt nach der Größe des Erweichungskoeffizienten beurteilen. Eine starke Abnahme der Festigkeit aufgrund der Erweichung des Materials (mehr als 10%) zeigt an, dass das Material Ton oder andere Einweichpartikel enthält, was die Frostbeständigkeit des Materials nachteilig beeinflusst.

Das Verhältnis eines Materials zu einem konstanten oder variablen thermischen Effekt ist durch seine Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, Wärmebeständigkeit, Feuerbeständigkeit, Feuerbeständigkeit charakterisiert.

Wärmeleitfähigkeit - cp align = "JUSTIFY" / td / überspannen die Eigenschaft von Baumaterial, Wärme durch die Dicke von einer Oberfläche zu einer anderen zu übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit K [W / (m * ° С)] ist durch die Wärmemenge (J) gekennzeichnet, die durch ein 1 m dickes Material mit einer Fläche von 1 m2 für 1 s mit einer Temperaturdifferenz auf gegenüberliegenden Materialoberflächen von 1 ° С verläuft.

Diese Eigenschaft ist wichtig für Baumaterialien, die beim Bau von Mauern (Wänden, Beschichtungen und Fußböden) verwendet werden, und Materialien, die für die Wärmeisolierung bestimmt sind. Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials hängt von seiner Struktur, seiner chemischen Zusammensetzung, seiner Porosität und Art der Poren sowie von der Feuchtigkeit und der Temperatur ab, bei der Wärmeübertragung stattfindet.

Die Wärmeleitfähigkeit ist durch einen Koeffizienten der Wärmeleitfähigkeit gekennzeichnet, der angibt, wie viel Wärme in j in der Lage ist, das Material durch 1 m 2 der Oberfläche mit einer Materialdicke von 1 m und Temperaturunterschieden auf gegenüberliegenden Oberflächen von 1 ° C für 1 h zu leiten Wärmeleitfähigkeit, W / (m * ° С), gleich zu: für Luft - 0,023; für Wasser - 0,59; für Eis - 2,3; für keramische Ziegel - 0,82. Durch Luftporen im Material wird die Wärmeleitfähigkeit drastisch reduziert und durch die Benetzung mit Wasser wird die Wasserleitfähigkeit wesentlich erhöht, da die Wärmeleitfähigkeit von Wasser 25 Mal höher ist als die von Luft.

Mit steigender Temperatur nimmt die Wärmeleitfähigkeit der meisten Baustoffe zu, was durch eine Erhöhung der kinetischen Energie der Moleküle erklärt wird, aus denen die stoffliche Substanz besteht, und wird durch die Formel bestimmt

wo und - Wärmeleitfähigkeit jeweils bei Temperaturen t und 0 ° C; - Temperaturkoeffizient, der die Größe des Anstiegs des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten des Materials bei steigender Temperatur um 1 ° C angibt; t ist die Materialtemperatur, ° C.

Wärmekapazität ist eine Eigenschaft eines Materials, um Wärme zu akkumulieren, wenn es erhitzt wird. Materialien mit hoher Wärmekapazität können beim nachfolgenden Abkühlen mehr Wärme erzeugen. Bei Verwendung von Materialien mit hoher Wärmekapazität für Wände, Böden, Trennwände und andere Teile von Räumen kann daher die Temperatur in den Räumen für lange Zeit stabil gehalten werden. Die Wärmekapazität wird durch den Wärmekapazitätskoeffizienten (spezifische Wärmekapazität) geschätzt, d. H. Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 kg Material um 1 ° C zu erhitzen.

Baustoffe haben einen geringeren Wärmekapazitätskoeffizienten als Wasser mit der höchsten Wärmekapazität [4,2 kJ / (kg * ° C)]. Zum Beispiel beträgt der Wärmekapazitätskoeffizient von Waldmaterialien 2,39... 2,72 kJ / (kg * ° C), Natur- und Kunststeinmaterialien - 0,75... 0,92 kJ / (kg * ° C), Stahl - 0,48 kJ / (kg * ° С). Mit der Befeuchtung von Materialien steigt daher ihre Wärmekapazität, gleichzeitig nimmt aber auch die Wärmeleitfähigkeit zu.

Der Wärmekapazitätskoeffizient von Materialien, die bei der Berechnung der thermischen Stabilität von umschließenden Bauwerken (Wänden, Decken), der Erwärmung des Materials während der Winterarbeiten (Beton, Stein usw.) sowie bei der Berechnung von Öfen verwendet wurden. In einigen Fällen ist es notwendig, die Abmessungen des Ofens unter Verwendung der spezifischen volumetrischen Wärmekapazität zu berechnen, die die Wärmemenge ist, die benötigt wird, um 1 m 3 des Materials um 1 ° C zu erhitzen.

Thermischer Widerstand - die Fähigkeit eines Materials, Änderungen (Zyklen) von abrupten thermischen Veränderungen zu widerstehen. Diese Eigenschaft hängt weitgehend von der Homogenität des Materials und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten seiner Bestandteile ab. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient charakterisiert die Dehnung von 1 m des Materials bei Erwärmung um 1 ° C, der Volumenausdehnungskoeffizient charakterisiert eine Erhöhung des Volumens von 1 m 3 Material bei Erwärmung um 1 ° C.

Je kleiner diese Koeffizienten sind und je höher die Gleichförmigkeit des Materials ist, desto höher ist seine thermische Stabilität, d. H. Eine große Anzahl von Zyklen abrupter Temperaturänderungen, denen es standhalten kann. So sind Steinmaterialien aus monomineralischem Gestein (Marmor) hitzebeständiger als Gesteine ​​aus mehreren Mineralien (z. B. Granit). Bei einer harten Verbindung von Materialien mit unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten können große Spannungen in den Strukturen und infolgedessen Materialverzerrungen und -risse auftreten. Um diese Struktur von großen Längen zu vermeiden, schneiden Verformungsnähte.

Feuerbeständigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, die Auswirkungen von hohen Temperaturen, Flammen und Wasser im Brandfall zerstörungsfrei zu widerstehen. Das Material brennt oder bricht in solchen Zuständen, wird stark verformt und durch Verlust der Festigkeit zerstört. Aufgrund der Feuerbeständigkeit sind Materialien brennbar, langsam brennend und brennbar.

Feuerfeste Materialien unterliegen nicht der Entzündung, dem Glimmen oder Verkohlen bei hohen Temperaturen - Ziegeln, Beton usw. Jedoch werden einige nicht brennbare Materialien - Marmor, Glas, Asbestzement - durch scharfe Erhitzung zerstört, und Stahlkonstruktionen werden stark deformiert und verlieren ihre Festigkeit.

Flammenhemmende Materialien entzünden sich langsam unter dem Einfluss von Feuer oder Hitze, aber nachdem die Feuerquelle entfernt wurde, hört ihr Glimmen oder Brennen auf. Solche Materialien umfassen Faserplatten, Asphaltbeton, Holz, das mit feuerhemmenden Mitteln imprägniert ist.

Brennbare Materialien unter dem Einfluss von Feuer oder Hitze verbrennen und brennen nach dem Entfernen der Feuerquelle weiter. Dies sind Holz, Tapeten, bituminöse Dach- und Polymermaterialien usw.

Die Feuerwiderstandsgrenze ist das Zeitintervall (Minuten oder Stunden) vom Beginn des Feuers bis zum Auftreten eines Grenzzustandes in einer Struktur. Der Grenzzustand wird als der Verlust der Tragfähigkeit betrachtet, d. H. Der Zusammenbruch der Struktur; das Auftreten von Durchbrüchen in ihm, durch die Verbrennungsprodukte und Flammen zur gegenüberliegenden Oberfläche gelangen können; unannehmbare Erwärmung der Oberfläche gegenüber der Einwirkung von Feuer, die zu einer spontanen Entzündung anderer Teile der Struktur führen kann.

Feuerbeständigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, längere Zeit hohen Temperaturen (ab 1580 ° C) standzuhalten, ohne sich zu verformen oder zu erweichen. Feuerfeste Materialien (Dinas, Schamotte, Chrommagnesit, Korund), die für die Innenauskleidung von Industrieöfen verwendet werden, werden bei einer Temperatur von 1580 ° C und darüber nicht verformt und erweichen nicht. Die feuerfesten Materialien (feuerfester Brennstein) widerstehen ohne Schmelzen und Verformen der Temperatur von 1350... 15 ° C 80 ° C, niedrig schmelzend (keramischer Baustein) - bis 1350 ° C.

Akustische Eigenschaften von Materialien sind Eigenschaften, die mit der Wechselwirkung von Material und Klang verbunden sind. Schall oder Schallwellen sind mechanische Schwingungen, die sich in festen, flüssigen und gasförmigen Medien ausbreiten. Der Bauherr interessiert sich für zwei Seiten des Zusammenspiels von Klang und Material: In welchem ​​Maße das Material Schall durch seine Dicke leitet - Schallleitfähigkeit und in welchem ​​Maße das Material den darauf auftreffenden Schall absorbiert und reflektiert - Schallabsorption.

Wenn eine Schallwelle auf die umschließende Oberfläche fällt, wird die Schallenergie reflektiert, absorbiert und von einem Körper ausgeführt. Das Verhältnis, das die Menge der absorbierten Energie E charakterisiert Klatsch zu fallen E Pad Schallabsorptionskoeffizient α genannt

Der Schallabsorptionskoeffizient hängt von einer Anzahl von Faktoren ab: dem Niveau und den Eigenschaften des Schalls (Lärm), den Eigenschaften des absorbierenden Materials, den Methoden seiner Lokalisierung in Bezug auf eine starre Oberfläche (Decke, Wand) und den Messmethoden.

Die Schallabsorption hängt von der Art der Oberfläche und der Porosität des Materials ab. Materialien mit einer glatten Oberfläche reflektieren den größten Teil des auf sie fallenden Schalls, so dass in einem Raum mit glatten Wänden der wiederholt von ihnen reflektierte Schall ein konstantes Geräusch erzeugt. Wenn die Oberfläche des Materials eine offene Porosität aufweist, werden Schallschwingungen, die in die Poren eintreten, von dem Material absorbiert und nicht reflektiert.

Das Wesen des physikalischen Phänomens, das auftritt, wenn Schall durch einen porösen Körper abgeschreckt wird, ist wie folgt. Schallwellen, die auf die Oberfläche eines solchen Materials fallen und weiter in seine Poren eindringen, erregen Schwingungen von Luft, die sich in engen Poren befindet. Gleichzeitig wird ein erheblicher Teil der Schallenergie verbraucht. Der hohe Grad der Luftkompression und seine Reibung an den Wänden der Poren bewirken eine Erwärmung. Dadurch wird die kinetische Energie von Schallschwingungen in Wärme umgewandelt, die im Medium abgeführt wird.

Die Schalldämpfung wird durch die Verformung des flexiblen Skeletts eines schallabsorbierenden Materials erleichtert, das auch für die Schallenergie verwendet wird; Dieser Beitrag ist besonders in porös-faserigen Materialien mit offener zusammenhängender Porosität mit einem Gesamtvolumen von nicht weniger als 75% bemerkbar.

Die Schallleitfähigkeit hängt von der Masse des Materials und seiner Struktur ab. Das Material leitet Schall weniger, je mehr seine Masse: Wenn die Masse des Materials groß ist, dann reicht die Energie der Schallwellen nicht aus, um es zu durchdringen, da dazu das Material in Schwingung versetzt werden muss.

Die Qualität von Schallschutzzäunen wird durch den Schallleitfähigkeitskoeffizienten t abgeschätzt, der das Verhältnis der Menge der Schallenergie, die durch die Sperre übertragen wird, zu der Schalleinfallsenergie E ist Pad

Die Schalldämmung von Zäunen beruht auf drei physikalischen Phänomenen: der Reflexion von Luftschallwellen von der Oberfläche des Zauns, der Absorption von Schallwellen durch das Zaunmaterial, der Unterdrückung von Stößen oder Luftgeräuschen aufgrund der Verformung der Strukturelemente und Materialien, aus denen sie besteht.

Die Fähigkeit, Schallwellen zu reflektieren, ist wichtig für den Bau von Außenzäunen. In diesem Fall werden massive Konstruktionen mit einer glatten Außenfläche verwendet, um die Reflexion von Luftschallwellen zu erhöhen.

Für Innenräume ist die hohe Reflektivität des Zauns (Trennwände) nicht ausreichend, da die reflektierten Schallwellen den Lärm im lautesten Raum verstärken. In diesem Fall wenden Sie mehrschichtige Strukturen an, die Elemente aus schalldichten Materialien enthalten, deren Wirksamkeit durch den dynamischen Elastizitätsmodul geschätzt wird. Poröse und faserige Materialien aus Mineral- oder Glaswolle, Holzfasern (Faserplatten), Verfüllung aus porösen Körnern (Blähton, Schlacke usw.) werden als Schalldämmstreifen verwendet.

Der geringe dynamische Elastizitätsmodul von schalldämmenden Materialien (bis zu 15 MPa) und das Vorhandensein von Luft in den Poren tragen zu einer Verringerung des Pegels von Perkussion und Geräusch bei. In diesem Fall tritt die Abnahme der Schallintensität aufgrund der Verformung der Elemente der Struktur von schalldichten Materialien und teilweise aufgrund der Schallabsorption auf.