Każdy z materiałów ma właściwości fizyczne, mechaniczne, termofizyczne, wytrzymałościowe, chemiczne, hydrofizyczne i wiele innych. Ale w tym artykule szczegółowo przeanalizujemy pierwszy - fizyczne właściwości materiału. Podajmy definicję, wypiszmy konkretnie, co się pod nimi kryje, a także szczegółowo opiszmy każdą z właściwości.
Definicja
Właściwości fizyczne materiału - wszystkie właściwości, które są nieodłączne dla substancji bez oddziaływania chemicznego.
Każdy materiał pozostaje niezmieniony (sam w sobie) pod jednym warunkiem - tak długo, jak nie zmienia się jego skład, a także struktura jego cząsteczek. Jeśli substancja jest niemolekularna, jej skład i wiązanie między atomami pozostają takie same. A już różnice we właściwościach fizycznych i innych cechach materiału pomagają w rozdzieleniu składających się z niego mieszanin.
Ważne jest również, aby wiedzieć, że właściwości fizyczne materiału mogą być różne dla różnych materiałów kruszywowych. Powiedz termiczny, elektryczny, mechaniczny, fizyczny, optycznywłaściwości materii zależą od wybranego kierunku w krysztale.
Wypełnianie terminu
Fizyczne właściwości materii obejmują:
- Lepkość.
- Temperatura topnienia.
- Gęstość.
- Punkt wrzenia.
- Przewodność cieplna.
- Kolor.
- Spójność.
- Przepuszczalność dielektryczna.
- Wchłanianie.
- Pojemność cieplna.
- Wydanie.
- Radioaktywność.
- Indukcyjność.
- Zwijanie.
- Przewodność elektryczna.
Właściwości fizyczne materiału są reprezentowane głównie przez:
- Gęstość.
- Pustka.
- Porowatość.
- Higroskopijność.
- Przepuszczalność wody.
- Powrót wilgoci.
- Pochłanianie wody.
- Odporny na powietrze.
- Odporność na mróz.
- Odporność termiczna.
- Przewodność cieplna.
- Ognioodporny.
- Ogniotrwałość.
- Odporność na promieniowanie.
- Odporność chemiczna.
- Trwałość.
Właściwości fizyczne, chemiczne i technologiczne materiałów są równie ważne. Ale bardziej szczegółowo przeanalizujemy pierwszą kategorię. Przedstawmy charakterystykę najważniejszych właściwości fizycznych materiałów konstrukcyjnych.
Gęstość
Jedna z najważniejszych właściwości w materiałoznawstwie. Gęstość jest podzielona na trzy kategorie:
- Prawda. Masa na jednostkę objętościmateriał, który jest uważany za absolutnie gęsty.
- Średnia. Jest to już masa jednostki objętości w stanie naturalnym materiału (z porami i pustkami). Zatem średnia gęstość produktów z tego samego materiału może być różna – w zależności od pustki i porowatości.
- Masowo. Służy do materiałów sypkich - jest to piasek, tłuczeń kamienny, cement. Jest to stosunek masy materiałów sproszkowanych i ziarnistych do całej zajmowanej przez nie objętości (przestrzeń między cząstkami jest również uwzględniana w obliczeniach).
Gęstość materiału wpływa na jego właściwości technologiczne – wytrzymałość, przewodność cieplną. Zależy to bezpośrednio od porowatości i wilgotności. Wraz ze wzrostem wilgotności gęstość wzrośnie. Jest to również charakterystyczny wskaźnik określający opłacalność materiału.
Porowatość
Wśród właściwości fizycznych, technologicznych i mechanicznych materiałów porowatość nie jest ostatnią. Jest to stopień wypełnienia objętości produktu porami.
W tym kontekście pory to najmniejsze komórki wypełnione wodą lub powietrzem. Mogą być duże lub małe, otwarte lub zamknięte. Jeśli na przykład małe pory są wypełnione powietrzem, zwiększa to właściwości termoizolacyjne materiału. Wartość porowatości pomaga ocenić inne ważne cechy - trwałość, wytrzymałość, nasiąkliwość, gęstość.
Otwarte pory komunikują się zarówno z otoczeniem, jak i między sobą, mogą być sztucznie wypełnione wodągdy materiał jest zanurzony w cieczy. Zwykle na przemian z zamkniętymi. Na przykład w materiałach dźwiękochłonnych sztucznie tworzy się otwartą porowatość i perforację - w celu intensywniejszego pochłaniania energii dźwięku.
Rozmieszczenie i wielkość zamkniętych porów jest scharakteryzowane w następujący sposób:
- Całkowita krzywa rozkładu objętości porów na jednostkę objętości wzdłuż ich promieni.
- Krzywa rozkładu objętości porów różnicowej.
Pustka
Nadal rozważamy właściwości fizyczne materiałów (gęstość, mrozoodporność i inne). Kolejny to pustka. Jest to nazwa liczby pustych przestrzeni, które tworzą się między poszczególnymi ziarnami luźnego, kruszącego się materiału. To jest kruszony kamień, piasek itp.
Przepuszczalność wody
Przepuszczalność wody to zdolność materiału do uwalniania cieczy po wyschnięciu i wchłaniania wody, gdy jest mokra.
Podczas badania właściwości fizycznych materiałów należy zwrócić uwagę na fakt, że nasycenie wodą może zachodzić na dwa sposoby: pod wpływem kontaktu z substancją w stanie ciekłym lub tylko pod wpływem jej pary.
Z tego wynikają dwie inne ważne właściwości - jest to higroskopijność i nasiąkliwość.
Higroskopijność
Jak określa się tę fizyczną właściwość materiałów w materiałoznawstwie? Higroskopijność - zdolność pochłaniania pary wodnej i zatrzymywania jej w środkuz powodu kondensacji kapilarnej. Zależy to bezpośrednio od wilgotności względnej i temperatury powietrza, wielkości, różnorodności i liczby porów substancji, jej charakteru.
Jeżeli materiał aktywnie przyciąga swoją powierzchnią cząsteczki wody, nazywa się go hydrofilowym. Jeśli materiał, wręcz przeciwnie, odpycha je od siebie, nazywa się to hydrofobowym. Ponadto niektóre materiały hydrofilowe są dobrze rozpuszczalne w wodzie, podczas gdy materiały hydrofobowe są odporne na działanie mediów wodnych.
Pochłanianie wody
Jeśli mówimy pokrótce o właściwościach fizycznych materiałów budowlanych, nie można nie wspomnieć o absorpcji wody – zdolności do zatrzymywania i wchłaniania cieczy. Nieruchomość charakteryzuje się ilością wody wchłoniętej przez suchy materiał po całkowitym zanurzeniu w wodzie. Wyrażony jako procent masy (materiału).
Wchłanianie wody będzie mniejsze niż rzeczywista porowatość produktu, ponieważ pewna liczba porów w nim pozostaje zamknięta. W związku z tym będzie się różnić od ich liczby, objętości, stopnia otwartości. Charakter materiału, jego hydrofilowość również wpłynie na wartość.
W wyniku nasycenia materiału wodą inne jego właściwości fizyczne czasami ulegają znacznym zmianom: wzrost przewodności cieplnej i gęstości, wzrost objętości (typowy dla gliny, drewna), spadek wytrzymałości z powodu rozerwania wiązań między poszczególnymi cząstki.
Powrót wilgoci
Jest to zdolność materiału do uwalniania wilgoci do środowiska. Będąc napowietrze, surowce i produkty zachowują swoją wilgotność tylko w określonych warunkach - przy względnej wilgotności powietrza w równowadze. Jeśli wskaźnik jest poniżej tej wartości, materiał zaczyna uwalniać wilgoć do atmosfery w celu wyschnięcia.
Szybkość tego procesu zależy od kilku czynników: od różnicy między wilgotnością samego materiału a wilgotnością powietrza (im większa, tym intensywniejsze suszenie), od właściwości materiału sama w sobie - jej porowatość, charakter, hydrofobowość. Tak więc surowiec z dużymi porami, hydrofobowy, będzie łatwiej uzyskać ciecz niż materiał hydrofilowy, o małych porach.
Opór powietrza
Opór powietrza to zdolność materiału do wytrzymywania powtarzającego się systematycznego suszenia i nawilżania przez długi czas bez utraty jego gęstości mechanicznej, a także bez znacznego odkształcenia.
Niektóre materiały zaczynają pęcznieć, gdy są okresowo zwilżane, niektóre kurczą się, inne za bardzo się wypaczają. Na przykład drewno podlega naprzemiennym odkształceniom. Cement z częstym wysychaniem wilgocią ma tendencję do rozpadania się, kruszenia.
Przepuszczalność wody
Jest to właściwość fizyczna - zdolność materiałów do przepuszczania przez nie cieczy pod ciśnieniem. Charakteryzuje się objętością wody, która przepływa przez 1 metr kwadratowy w ciągu 1 godziny. m materiału pod ciśnieniem 1 MPa.
Ważne jest, aby pamiętać, że istnieją również całkowicie wodoodporne materiały. Są to stal, bitum, szkło, główne rodzaje tworzyw sztucznych.
Odporność na mróz
Ważna własność fizyczna w rosyjskich realiach. Jest to nazwa zdolności materiału nasyconego wodą do wytrzymywania powtarzającego się naprzemiennego zamrażania i rozmrażania bez znacznego spadku wytrzymałości, pojawienia się widocznych oznak zniszczenia.
Zniszczenie podczas tego procesu jest często spowodowane faktem, że podczas zamarzania woda zwiększa swoją objętość o około 9%. Jednocześnie największą ekspansję po przejściu w lód obserwuje się w temperaturze -4 °C. Podczas wypełniania porów materiału wodą, jego rozszerzania i zamarzania, ściany porów ulegają znacznym uszkodzeniom, co prowadzi do zniszczenia materiału.
W związku z tym mrozoodporność będzie określać stopień nasycenia porów wodą, jej gęstość. To gęste materiały uważane za mrozoodporne. Spośród porowatych tylko te, które wyróżniają się dużą obecnością zamkniętych porów, można przypisać tej kategorii. Lub których pory są wypełnione wodą w nie więcej niż 90%.
Właściwości fizyczne mogą reprezentować ważne zdolności materiałów. Niektóre z nich szczegółowo omówiliśmy już w artykule. Jest to zdolność do wytrzymania zimnego, wielokrotnego napełniania wodą i suszenia, zatrzymywania, wchłaniania, uwalniania cieczy i innych ważnych cech.
