Свойства кровельных материалов

Свойства материалов для кровли

При определенных условиях (температура, давление) аморфные материалы могут переходить в кристаллические (система «стекло - ситалл»). При этом изменяются и физикомеханические характеристики материала. Кроме того, кристаллическое и аморфное строения могут быть присущи одному и тому же веществу.

Химический состав характеризует процентное содержание в материале химических элементов или оксидов и позволяет давать им качественную оценку. В зависимости от химического состава все материалы делятся на органические, неорганические и металлы.

Органические материалы (вещества) являются соединениями углерода, за исключением оксидов углерода и карбонатов. При этом соединение, в отличие от вещества, имеет определенный химический состав, известное химическое строение и ему может быть приписана точная химическая формула.

Теплопроводность материалов уменьшается с увеличением их пористости. Например, теплопроводность тяжелого бетона - 1,2 1,5 Вт/(м-К), легкого бетона на пористых заполнителях - 0,3...0,7, пено- и газобетона - 0,2_0,4, пенопласта - 0,04 0,06 Вт/(м-К). Объясняется это тем, что меньшей теплопроводностью обладает воздух. И чем больше таких малотеплопроводных включений, тем меньше теплопроводность материала. Однако при прочих равных условиях наименьшей теплопроводностью будет обладать материал, поры у которого мелкие, равномерно распределенные по всему объему, и замкнутые.

На теплопроводность материала значительное влияние оказывает влажность. С увеличением влажности материала теплопроводность увеличивается. Лучше всего это проследить на примере системы «воздух - вода - лед». Во втором случае теплопроводность увеличивается в 25 раз, а в третьем - в 100 раз. Поэтому все теплоизоляционные материалы следует предохранять от увлажнения.

Знать теплопроводность необходимо при теплотехнических расчетах кровельных систем, перекрытий, стен, тепловой изоляции трубопроводов. Чем меньше теплопроводность материала, тем меньше толщина теплоизоляционного слоя, а следовательно, меньше затрачивается материала на единицу его площади.

Термическое сопротивление - величина нормируемая. Например, в Республике Беларусь термическое сопротивление для совмещенных покрытий и чердачных перекрытий составляет 6 м2-К/Вт, ограждающих стеновых конструкций - 3,2 м2-К/Вт.

Материалы, обладающие высокой теплоемкостью способны выделять больше тепла при последующем их охлаждении. Органические материалы имеют большие значения удельной теплоемкости, чем неорганические. Например, коэффициент теплоемкости древесины составляет 2,38_2,72 кДж/(кг-К), природных камней 0,75_0,93, стали - 0,48 кДж/(кгК). Наибольшей же теплоемкостью обладает вода - 4,2 кДж/(кгК). Это в 10 раз больше чем у железа и в 40 раз больше, чем у золота. Поэтому с повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает, но при этом повышается и теплопроводность.

Пожарная опасность строительных материалов

Европейская классификация пожарной опасности основана на показателях теплоты сгорания материала (PCS), индексе распространения пламени (FIGRA), боковом распространении пламени (LFS), общем количестве выделяющейся теплоты за 600 с (THR600s), общем количестве выделившихся продуктов дымо-образования (TSP600s), длине распространения пламени (Fs), критическом тепловом потоке и индексе дымо-образования (SMOGRA).

Огнестойкость - способность материала или строительной конструкции противостоять действию огня и воды при пожаре без потери необходимых прочностных, конструкционных и эксплуатационных качеств. Штучные строительные материалы, которые используются в строительных конструкциях, характеризуются пределами огнестойкости (ГОСТ 30247) и классами пожарной опасности (ГОСТ 30403). За предел огнестойкости строительной конструкции принимается время (в минутах или часах) от начала их огневого стандартного испытания до наступления одного из нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний: по потере несущей способности (R), целостности (Е), теплоизолирующей способности (I). Например, предел огнестойкости элементов деревянного дома - 15_20 мин, стального каркаса - 30 мин, железобетонных изделий - 60_120 мин, бетонных изделий - 120_300 мин.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на классы: непожароопасные (К0), малопожароопасные (К1), умеренно пожароопасные (К2) и пожароопасные (К3).

Пожарная опасность строительных материалов учитывается при проектировании несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений различного назначения, а также при выборе материалов для их отделки.

Акустические свойства (от греч. akustikos - слуховой) связаны с взаимодействием материала и звука. Звук (звуковые волны) - это механические колебания, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах.

Под механическими свойствами материалов понимают их способность сопротивляться различного рода деформациям и разрушению (в сочетании с упругим и пластическим поведением) под действием внутренних или внешних сил (нагрузок). При этом действие нагрузок вызывает в материалах напряжения, деформации и, наконец, разрушение.

Напряжение (механическое) - это равнодействующая внутренних сил, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения материала. Измеряется в паскалях (Па).

Деформация - это изменение формы и размеров материала вследствие перемещения и взаимного расположения его частиц, приводящее к возникновению напряжений. Основными видами деформаций являются: сжатие, растяжение, кручение, срез и изгиб.

Следовательно, упругость - свойство материала деформироваться под влиянием физических воздействий и полностью восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после устранения этих физических воздействий.

Пластичность (от греч. plasticos - податливый) - свойство материала изменять свою форму и размеры под нагрузкой, без образования трещин и сохранять новые формы после снятия нагрузки. Упругими являются такие материалы, как резина, сталь, дерево и др. При дальнейшем возрастании нагрузки упругая деформация, как правило, переходит в пластическую и далее материал разрушается. Величина обратимой деформации является важным показателем качества кровельных материалов, содержащих каучук, полиизобутилен и другие каучукоподобные компоненты.

Ползучесть - свойство материала медленно увеличивать пластические деформации длительное время под действием постоянной нагрузки. Учитывают при расчете и изготовлении строительных конструкций, особенно железобетонных и на основе синтетических полимерных материалов. Гидроизоляционный материал в конструкции, особенно на вертикальных поверхностях, продолжительное время испытывает постоянное (например, от собственной массы) или переменное напряжение, что вызывает его вязкое течение. Ползучесть большинства кровельных материалов достигает значительных размеров и возрастает с повышением температуры.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению и деформациям под действием напряжений, возникающих от внешних нагрузок или других факторов (неравномерная усадка, нагревание и т.п.). Количественной характеристикой прочности является предел прочности, т.е. наибольшее напряжение, соответствующее нагрузке в момент разрушения материала.

Предел прочности определяют приложением нагрузки до разрушения испытываемых образцов материала с помощью гидравлических прессов или разрывных машин. Испытание проводят на образцах (кубах, цилиндрах, призмах), форма и размеры которых указаны в стандартах на соответствующий материал.

Предел прочности на сжатие или растяжение (R , МПа) вычисляют делением максимальной нагрузки при разрушении образца (F) на площадь первоначального поперечного сечения (A):

Предел прочности при сжатии строительных материалов колеблется в довольно широких пределах от 0,1 МПа (некоторые виды теплоизоляционных материалов), до 1000 МПа и выше (высокосортные стали). Для теплоизоляционных материалов характеристикой прочности на сжатие являются предел прочности при сжатии и прочность на сжатие при 10 % деформации - отношение сжимающей нагрузки при 10 % деформации сжатия к исходному сечению испытываемого образца (СТБ ЕН 826).

Прочность строительных материалов

По прочности строительные материалы обычно подразделяют на марки, классы или сорта. Численные значения их, как правило, соответствуют по величине пределу прочности, полученному при испытании образцов стандартных форм и размеров.

Для кровельных материалов прочностными и деформативными характеристиками являются разрывная сила при растяжении и относительное удлинение при разрыве. Например, для рулонных материалов на полиэфирной основе предельно допустимое значение разрывной силы должно быть не менее 500 Н, а относительного удлинения при разрыве - не менее 40 % (СТБ 1107).

Например, по отечественным стандартам для мастики гибкость определяется изгибом образца (полосы материала) стандартных размеров на брусе с закруглением по радиусу 5 мм при температуре 50 °С без видимых повреждений. И если все эластичные материалы практически выдерживают испытания на гибкость, то малоэластичные могут изгибаться лишь в радиусе 10 мм при температурах 25.20 °С. Если гибкость рулонного кровельного материала составляет 0 °С, то это значит, что при температуре до 0 °С материал можно укладывать (раскатывать) без опасения его растрескивания (образования трещин на лицевой поверхности). Предельно допустимым параметром гибкости для кровель из битумно-полимерных материалов является температура не выше минус 15 °С (СТБ 1107).

Физическая свариваемость характеризует собой способность металла образовывать монолитное соединение и определяется физико-химическими свойствами свариваемых металлов. Такой свариваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов и неметаллов. Однако с физико-химической точки зрения наилучшей свариваемостью обладают чистые металлы и сплавы, компоненты которых способны к неограниченной взаимной растворимости, как в жидком, так и в твердом со стоянии.

Технологическая свариваемость - это комплексная характеристика металлов и сплавов, отражающая их реакцию на процесс сварки, определяющая техническую пригодность для выполнения сварных соединений и удовлетворяющая условиям их последующей эксплуатации.

Хорошей свариваемостью обладают конструкционные стали. Значительно худшую свариваемость имеют чугуны, медные и алюминиевые сплавы, которые требуют специальных технологических условий при сварке.

Паяемость - свойство металлов образовывать прочные и герметичные паяные соединения при заданном режиме пайки. Под режимом пайки понимают совокупность параметров и условий, при которых осуществляют пайку: температуру, скорость нагрева и охлаждения, время выдержки, способ пайки, виды припоя и флюса (газовую среду), давление на соединяемые детали и др. (ГОСТ 17325).

Ковкость - способность металлов деформироваться без образования трещин. Ее определяют кузнечной пробой на осадку до заданной степени деформации. Различают холодные испытания, которые проводят при комнатной температуре, и горячие - проводимые при высоких температурах.

Многие металлы обладают достаточно хорошей ковкостью в нагретом состоянии, в холодном - латунь и алюминиевые сплавы. Пониженной ковкостью характеризуется бронза.

Температура размягчения характеризует изменение вязкости вещества при повышении температуры. Для органических вяжущих веществ оценивается температурой среды, при которой, например, битум, залитый в кольцо стандартных размеров, размягчается и под действием массы металлического шарика выдавливается из него до определенного уровня (ГОСТ 11506). Температура размягчения кровельных битумов колеблется в пределах 40.95 °С (ГОСТ 9548).

Температура плавления - это температура, при которой твердый кристаллический материал полностью переходит в жидкое состояние при нормальном атмосферном давлении. Температура обратного перехода из жидкого состояния в твердое называется температурой затвердевания. Температура плавления различных материалов колеблется в широких пределах.

Вязкость - свойство текучих веществ оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Приборы для определения вязкости веществ называются вискозиметрами. Например, для определения вязкости (нормальной густоты гипсового теста) используется вискозиметр Суттарда.

Растворимость - способность веществ образовывать с другими веществами гомогенные смеси с дисперсным распределением компонентов. Растворителем в таких системах принято считать вещество, которое существует в растворе в том же агрегатном состоянии, что и до образования раствора. Если до растворения оба вещества находились в одном и том же агрегатном состоянии, растворителем считается вещество, присутствующее в растворе в существенно большем количестве. На практике способность веществ (материалов) растворяться может иметь положительные и отрицательные последствия. Например, многие полимерные материалы под действием растворителей способны разрушаться, что отрицательно сказывается на их долговечности. Способность битумов растворяться в бензине или других растворителях, наоборот, имеет практическое значение при приготовлении холодных кровельных мастик и нанесении их на поверхность тонким слоем.

Удобоукладываемость (консистенция) является, прежде всего, характеристикой бетонных смесей и оценивается по их способности растекаться и заполнять заданную форму под действием собственной массы (подвижность) или внешних сил (жесткость), сохраняя при этом монолитность и однородность (СТБ 1545). Подвижность оценивается в сантиметрах по осадке (расплыву) конуса стандартных размеров, сформованного из бетонной смеси. Жесткость оценивается количеством времени в секундах, необходимом для заполнения формы стандартных размеров при определенных параметрах уплотнения.


Рассказать друзьям:

Строительные материалы