В. Крейс - Фундамент. Прочно и надежно

Предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела или вещества, но без учета имеющихся в них пустот и пор, есть истинная плотность . Для примера можно взять материалы, уже знакомые (кирпич, камень, фундаментный блок), но не учитывая имеющиеся в них пустоты и поры.

Отношение массы зернистых материалов, материалов в виде порошка ко всему занимаемому ими объему, включая и пространства между частицами, – это насыпная плотность . Например, песок существует горный, морской, речной, карьерный, а частицы, из которых он состоит, различны и по форме, и по структуре. Но нужно четко усвоить, что для работы необходим песок, в состав которого входит примесь глины.

У пористых материалов (кирпича) средняя плотность меньше истинной почти в 2 раза, что также не надо забывать. Степень заполнения объема материала порами в процентном соотношении – это и есть пористость .

Исходя из величины пор материалы подразделяют на мелкопористые и крупнопористые. Строительные материалы по данному свойству варьируют в широком спектре, а также в процентном соотношении. Например, кирпич – 25–35 %, металл и стекло – 0 %. Такие свойства, как прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность, по большому счету, зависят от пористости.

Свойство материала выдерживать в насыщенном водой состоянии многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения (трещин, расслаивания, выкрашивания) и без снижения прочности и массы называют морозостойкостью. Те материалы, которые предназначены для фундаментов, стен, кровли и т. д. и которые подвергаются попеременному замораживанию и оттаиванию, должны быть, несомненно, повышенной морозостойкости.

Материалы плотные, не имеющие пор или с небольшой открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %, характеризуются высокой морозостойкостью.

Данное свойство определяется коэффициентом морозостойкости – другими словами, отношением предела прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость к пределу прочности насыщенного водой материала. Из того, что здесь сказано о морозостойкости, надо помнить одно: морозостойкость обозначается буквами Мрз и цифрами – допустим, 50, т. е. Мрз 50. Эти обозначения указаны на упаковках материалов, которые покупают для строительства; и чем больше цифра, тем лучше.

Способность же материала впитывать и удерживать в своих порах влагу – это водопоглощение . Его определяют по массе или объему в процентном соотношении. По объему оно меньше 100 %, по массе – более 100 %. Примером могут служить теплоизоляционные материалы. При насыщении материала водой ухудшаются его основные свойства, увеличиваются теплопроводность и средняя плотность, уменьшается прочность, так как связи между частицами ослабевают.

Водостойкость – степень снижения прочности материала при максимальном его водонасыщении. Определяется оно коэффициентом размягчения, а он, в свою очередь, равен отношению предела прочности в сжатом состоянии материала, который, кроме того, насыщен водой, к пределу прочности при том же сжатии, но в сухом состоянии.

При коэффициенте размягчения не меньше 0,8 материалы относят к водостойким и применяют в тех конструкциях, которые способны работать не только в обычных условиях, но и в воде, а также в местах с повышенной влажностью. К ним можно отнести железобетонные изделия, стеновые блоки, красный глиняный кирпич. Свойство материала терять находящуюся в его порах влагу – это влагоотдача . Она определяется количеством воды в процентном соотношении (по массе или объему), которое теряет материал естественным образом в сутки при относительной влажности. Данным свойством обладают многие строительные изделия. Например, стеновые блоки и панели, которые в процессе возведения здания, как правило, имея повышенную влажность, в обычных условиях высыхают; другими словами, вода испаряется из них до тех пор, пока не установится равновесие между влажностями материала и окружающего воздуха.

Способность материала пропускать воду под давлением называют водопроницаемостью . Она определяется количеством воды, которая проходит в течение 1 ч через образец площадью 1 м2 и толщиной 1 м при условии, что давление ее постоянное.

Битум, стекло, сталь, бетон специально подобранного состава, во-первых, являются плотными материалами, а во-вторых, не относятся к водопроницаемым.

Свойство пористых материалов поглощать влагу из воздуха называют гигроскопичностью . Теплоизоляционные материалы, древесина, кирпичи полусухого прессования могут поглощать достаточно большое количество воды; при этом их масса увеличивается, а прочность снижается. Они являются гигроскопичными материалами. Для древесины применяют защитные покрытия. Кирпич сухого прессования разрешается использовать лишь в зданиях и помещениях с пониженной влажностью воздуха. Если необходимо обложить подвал или погреб, рекомендуется применять красный глиняный кирпич, потому что он фактически не впитывает влагу, так как прошел процесс обжига.

Свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхности называют теплопроводностью. Она определяется количеством теплоты, которая проходит через образец толщиной 1 м и площадью 1 м2 за 1 ч; причем разность температур противоположных поверхностей образца составляет 1 °C.

Данное свойство материалов зависит от таких факторов, как их строение и природа, влажность, пористость, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материалы крупнопористого и кристаллического строения являются наиболее теплопроводными. Кроме того, влажные материалы более теплопроводны, чем сухие. Это объясняется тем, что теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха.

Теплопроводность увеличивается при повышении температуры, что имеет значение для теплоизоляционных материалов, которые применяют для изоляции трубопроводов, котельных установок и т. д. От нее зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий. Примерами могут служить кирпич, пенобетон, фибропенобетон.

Свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении называется теплоемкостью . Удельная теплоемкость, которая равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг материала на 1 °C, считается показателем теплоемкости. Например, удельная теплоемкость древесины – от 2,4 до 2,7, искусственных каменных материалов – от 0,75 до 0,92, воды – 4,187, стали – 0,48 и т. д.