Страница 2 из 2
Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (ККК.). Величина этого коэффициента определяется делением предела прочности при сжатии Rсж на относительную плотность материала d.
ККК= R сж / d 1.22
Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность и наиболее высокую прочность.
При обосновании технической целесообразности применения материала для устройства полов промышленных зданий, дорожных и аэродромных покрытий, тротуаров и в других случаях строительной практики (например, выборе способа обработки материала) важное значение имеют специальные механические свойства: ударная вязкость (ударная или динамическая прочность), твердость, истираемость и износостойкость.
Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность) — свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Испытания производят на приборах — копрах. Характеристикой этого свойства является работа, затраченная на разрушение стандартного образца (Дж), отнесенная к единице его объема (м3) или площади (м2). Отношение динамической прочности к статической называют динамическим коэффициентом.
Твердость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Для определения твердости материалов в зависимости от их вида и назначения существует ряд методов.
Твердость каменных материалов однородного строения определяют по шкале Мооса, которая составлена из 10 минералов с условным показателем твердости от 1 до 10 (самый мягкий тальк— 1, самый твердый алмаз— 10). Показатель Твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один царапает испытываемый материал, а другой оставляет черту на образце материала.
Немецкий минералог Фридрих Моос (1773—1839) предложил шкалу, согласно которой минералы группируются в соответствии с их относительной твердостью по десятибалльной шкале, которая называется минералогической шкалой твердости, или шкалой Мооса. Каждый минерал, занимающий определенное место в этой шкале, царапает все минералы с меньшим значением твердости, но в то же время сам царапается стоящими выше него более твердыми минералами. Минералы с равными значениями твердости не царапают друг друга.
Путем сравнения с этой шкалой может быть установлена твердость любого минерала — твердость по Моосу. 'Минералы с твердостью 1 и 2 считаются мягкими, от 3 до 6 — средней твердости, а выше 6 — твердыми. О минералах с твердостью 8—10 говорят, что они обладают твердостью драгоценных камней.
Шкала Мооса — относительная шкала. С ее помощью может быть установлено лишь, какой минерал тверже. О том, насколько увеличивается в количественном выражении твердость от ступени к ступени по шкале Мооса, сказать нельзя. В представленной здесь таблице эта шкала сопоставлена с абсолютными значениями твердости — это твердость шлифования в воде по Розивалю. Сопоставление показывает, как скачкообразно возрастает абсолютная твердость.
Шкала твердости
|
Минерал
|
Твердость по Моосу
|
Твердость шлифования
(по Розивалю)
|
1
|
Тальк
|
Скоблится ногтем
|
0,03
|
2
|
Гипс
|
Царапается ногтем
|
1,25
|
3
|
Кальцит
|
Царапается медной монетой
|
4,5
|
4
|
Флюорит
|
Легко царапается перочинным ножом
|
5,0
|
5
|
Апатит
|
С трудом царапается перочинным ножом
|
6,5
|
6
|
Ортоклаз
|
Царапается напильником
|
37
|
7
|
Кварц
|
Царапает оконное стекло
|
120
|
8
|
Топаз
|
Легко царапает кварц
|
175
|
9
|
Корунд
|
Легко царапает топаз
|
1000
|
10
|
Алмаз
|
Не царапается ничем
|
140000
|
Твердость металла, бетона, пластмасс определяют вдавливанием в испытуемый образец под определенной нагрузкой и в течение определенного времени стандартного стального шарика (твердость по Бринеллю HB). За характеристику твердости в этом случае принимают отношение нагрузки к площади отпечатка.
1.23.
где Р – нагрузка, Н, F- площадь поверхности отпечатка, D,d – диаметры шарика и отпечатка, м. Единицы измерения НВ – МПа.
Кроме того, твердость пластинчатых материалов (например, металлов) может быть определена путем вдавливания в образец конуса или пирамиды из малодеформирующегося материала
Показатели твердости, полученные разными способами, нельзя сравнивать друг с другом. Высокая прочность материала не всегда говорит о его твердости (например, древесина по прочности при сжатии равнозначна бетону, а ее твердость значительно меньше, чем у бетона). Для некоторых материалов (например, для металлов) существует определенная связь между твердостью и прочностью, для других материалов (однородные каменные материалы) — между твердостью и истираемостью.
Истираемость — свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Оба эти свойства определяют различными условными методами: истираемость — на специальных кругах истирания, а износ — с помощью вращающихся барабанов, куда вместе с пробой материала часто загружают определенное количество металлических шаров, усиливающих эффект измельчения. За характеристику истираемости принимают потерю массы или объема материала, отнесенных к 1 см2 площади истирания, а за характеристику износа — относительную потерю массы образца в процентах от пробы материала.
Истираемость вычисляют по формуле, г/см2
1.24
где m1, m2 – масса до и после испытания, F – площадь истирания, см2.
Допустимые показатели истираемости и износа нормируются в соответствующих стандартах.
Некоторые свойства материалов проявляются при изготовлении материалов и в процессе возведения зданий и сооружений, их называют технологическими.
Технологические свойства характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала, структуру его поверхности, придающих нужную форму и размеры, и т. п.
Такие технологические свойства, как дробимость, распиливаемость, шлифуемость, гвоздимость и т. п., имеют важное практическое значение, ибо от них зависят качество и стоимость готовых изделий и конструкций. Для оценки технологических свойств некоторых материалов разработаны числовые показатели и методы их определения (например, дробимость каменных материалов, подвижность и удобоукладываемость бетонных смесей, укрывистость красочных составов и др.). Для большинства же материалов установлены лишь качественные характеристики технологических свойств.
|