Właściwości materiałów budowlanych
fizyczne
mechaniczne chemiczne
Właściwości fizyczne
" Gęstość (właściwa)
Jest to masa jednostki objętości materiału, bez uwzględniania
porów wewnątrz materiału, a więc w stanie zupełnej szczelności.
ms
Á =
[g/cm3]
V
gdzie: ms - masa próbki suchej, V- objętość próbki materiału bez pór
Właściwości fizyczne
" Gęstość objętościowa (pozorna)
Jest to masa jednostki objętości materiału wraz z zawartymi w niej
porami (otwartymi oraz zamkniętymi).
ms
Á =
[g/cm3]
Vo
gdzie: ms  masa próbki suchej, Vo  objętość próbki wraz z
porami wewnętrznymi
Właściwości fizyczne
Tab. Wartości gęstości właściwej i pozornej niektórych materiałów budowlanych
Gęstość właściwa Gęstość objętościowa
MateriaÅ‚ Á [g/cm3] Áo [g/cm3]
Beton 2,8 2,0-2,2
Cement 3,05-3,15 1,1-1,2
Ceramika czerwona 2,7 1,8-1,95
Drewno 1,55 0,45-0,95
Piasek 2,65 1,55-1,65
Smoła 1,15 1,15
Szkło 2,65 2,65
Stal budowlana 7,85 7,85
Styropian 1,10 0,03
Właściwości fizyczne
" Szczelność
Określa, jaką część całkowitej objętości badanego materiału
zajmuje masa materiału bez porów.
Áo
S = Å"100
[%]
Á
Właściwości fizyczne
" Porowatość
Określa, jaką część całkowitej objętości materiału stanowi
objętość porów (inaczej procentowa zawartość porów w
materiale).
Á - Áo
P = Å"100;[%]
lub
P=(1-S)x100; [%]
Á
Porowatość decyduje o innych cechach, jak:
wytrzymałość na ściskanie, mrozoodporność, właściwości
izolacyjne.
Porowatość materiałów budowlanych zawiera się od 0%
(szkło, stal) do 95% (wełna mineralna, pianka poliuretanowa).
Właściwości fizyczne
" Wilgotność
Procentowa zawartość wody w materiale (w danej chwili) w jego
stanie naturalnym (drewno, skała naturalna) lub powstała pod
wpływem czynników atmosferycznych.
mw - ms
w = Å"100;[%]
ms
gdzie: mw - masa próbki wilgotnej, ms  masa próbki suchej
(wysuszonej do stałej masy)
Właściwości fizyczne
" Nasiąkliwość
Nasiąkliwość to zdolność pochłaniania wody przez materiał przy
ciśnieniu atmosferycznym oraz zdolność do jej utrzymywania.
Wyró\
nia się nasiąkliwość wagową i objętościową.
Nasiąkliwość wagowa (masowa) to stosunek masy wchłoniętej
wody do masy próbki materiału suchego.
gdzie:
mn - ms
nw = Å"100;[%]
mn - masa próbki nasyconej wodą,
ms
ms  masa próbki suchej
Właściwości fizyczne
Nasiąkliwość objętościowa
To stosunek objętości masy wody wchłoniętej do objętości próbki
materiału suchego
mn - ms
no = Å"100
V
gdzie: mn - masa próbki nasyconej wodą, ms  masa próbki suchej,
V  objętość próbki suchej
Zale\
ność między nasiąkliwością objętościową i wagową:
no = nw Å" Áo
Właściwości fizyczne
" Higroskopijność
To zdolność szybkiego wchłaniania przez materiał pary wodnej z
otaczającego powietrza. Higroskopijność zale\
y od wilgotności
powietrza oraz od właściwości samego materiału.
Higroskopijność mo\
e być przyczyną zawilgocenia materiałów,
które znajdują się w pomieszczeniu i nie mają kontaktu z wodą.
Do najbardziej higroskopijnych materiałów nale\
y chlorek wapnia,
a do najmniej  wyroby ceramiczne.
Właściwości fizyczne
" Kapilarność
To zdolność podciągania w górę wody przez włoskowate kanaliki
materiału (kapilary) stykającego się z wodą.
Największa kapilarność występuje w materiałach z otwartymi i
połączonymi ze sobą porami ( o średnicy poni\
ej 10-7m).
" Przesiąkliwość
To zawilgocenie materiału pod wpływem wody pod ciśnieniem.
Wyra\
a się ją ilością wody w gramach, która w ciągu godziny
przenika przez 1 cm2 próbki materiału, przy stałym ciśnieniu.
Przesiąkliwośc jest wa\
ną cechą dla materiałów
hydroizolacyjnych i pokryć dachowych (np.dachówki, papa, lepiki)
Właściwości fizyczne
" Mrozoodporność
To zdolność materiału nasyconego wodą do przeciwstawiania się
zniszczeniu jego struktury pod wpływem wielokrotnych cykli
zamra\
ania i odmra\
ania. Podczas zamra\
ania woda w porach
materiału zwiększa swoją objętość o około 10%, wywołując tym
samym naprÄ™\
enia mogące zniszczyć strukturę materiału.
Na odporność na cykliczne zamra\
anie
i odmra\
anie ma wpływ wielkość porów,
czy pory są zamknięte czy otwarte, ich
połączenie między sobą oraz stopień
nasycenia wodÄ….
Właściwości fizyczne
Elementy drogowe takie jak: płytki chodnikowe, kostki brukowe,
krawÄ™\
niki drogowe, rabatki chodnikowe muszą być odporne na
cykliczne zamra\
anie i odmra\
anie przy udziale soli
odladzajÄ…cych.
W celu określenia ich odporności wykonuje się badanie
mrozoodporności, polegające na zamra\
aniu w obecności 3 %
roztworu chlorku NaCl (PN-EN1338, PN-EN1339, PN-EN1340).
Właściwości fizyczne
" Skurcz
To zmiana objętości lub wymiarów liniowych materiału wilgotnego
przy wysychaniu (drewno, glina) i twardnieniu (beton, zaprawa).
W celu zminimalizowania skurczu przed wypalaniem wyrobów
ceramicznych nale\
y je wysuszyć. Ponadto do masy ceramicznej
dodaje się środki schudzające (piasek i łupki kwarcowe, gruz
ceglany mielony), które ograniczają skurcz.
W przypadku betonów i zapraw (materiałów wykonanych z
cementu), w trakcie ich twardnienia nale\
y zachować jak
największą ich wilgotność (pielęgnacja). Nie nale\
y stosować
równie\
większej ilości cementu ni\
500kg na 1m3 betonu.
Właściwości fizyczne
" Przewodność cieplna
To przewodzenie przez materiał ciepła w wyniku ró\
nicy
temperatur na przeciwległych jego powierzchniach. Określa ją
współczynnik , który jest ilością ciepła przechodzącą przez
powierzchnię 1m2 grubości 1m w ciągu 1 godziny przy ró\
nicy
temperatur obu powierzchni równej 1 oK.
Właściwości fizyczne
" Palność
To podatność materiału budowlanego na zapalanie się. Wyró\
nia
siÄ™:
- niepalne: (kamienie, ceramika, beton, metale). Materiały
niepalne pod wpływem działania wysokich temperatur nie
zapalajÄ… siÄ™, nie \
arzą i nie zwęglają. Niektóre ulegają
deformacjom (stal), lub ulegajÄ… zniszczeniu (granit, marmur, gips,
wapień);
- trudno palne: zapalają się z trudnością, \
arzą się i zwęglają, a
usunięcie ognia powoduje przerwanie procesu palenia (płyty
wiórowo  cementowe, pilśniowe twarde);
- palne: łatwo zapalają się płomieniem lub \
arzÄ… i proces ten trwa
tak\
e po usunięciu z
ródła ognia.
Właściwości mechaniczne
" Wytrzymałość na ściskanie
To maksymalne naprÄ™\
enia ściskające występujące w chwili
zniszczenia materiału pod działaniem siły zewnętrznej.
Miernikiem wytrzymałości na ściskanie jest stosunek maksymalnej
siły ściskającej do pola powierzchni, na którą działa ta siła.
Fc
gdzie: Fc - siła ściskająca
Rc = ;[MPa]
Pc - pole powierzchni ściskanej;
Pc
Właściwości mechaniczne
Na wartość uzyskanej wytrzymałości na ściskanie mają
wpływ:
- kształt i wielkość badanej próbki (tzw. efekt skali);
- stopień wilgotności badanego materiału (próbka mo\
e być w
stanie suchym, powietrzno  suchym, wilgotnym, nasyconym
wodÄ…);
- prędkość przyrostu naprę\
eń w trakcie badania (dla betonu
prędkość ta powinna wynosić: 0,2 - 1,0 MPa/s;
- gładkość powierzchni ściskanych;
- równoległość powierzchni ściskanych;
- prostopadłość powierzchni bocznych próbki względem
powierzchni ściskanych.
Właściwości mechaniczne
" Wytrzymałość na rozciąganie
To największe naprę\
enie, jakie wytrzymuje próbka materiału
podczas rozciągania. Miernikiem wytrzymałości na rozciąganie
jest stosunek siły rozciągającej do pola powierzchni próbki
materiału przed przyło\
eniem siły.
Fr
Rr = ;[MPa]
Pr
gdzie: Fr  siła rozciągająca
Pr  pole przekroju próbki materiału
przed przyło\
eniem siły;
Właściwości mechaniczne
" Wytrzymałość na zginanie
To największe naprę\
enie, jakie wytrzymuje próbka materiału
podczas zginania do momentu jej złamania.
M
Rzg = ;[MPa]
W
Pl
gdzie: M - moment zginający; P  siła niszcząca,
M =
l  rozpiętość belki między podporami
4
gdzie: W- wskaz
nik wytrzymałości przekroju zginanego
bh2
belki; b  szerokość belki; h  wysokość belki
W =
6
Właściwości mechaniczne
" SprÄ™\
ystość
To zdolność materiału do przyjęcia początkowej postaci z
chwilą usunięcia działającej siły zewnętrznej, która spowodowała
odkształcenie materiału.
" Kruchość
Jest to zjawisko nagłego zniszczenia materiału pod
wpływem działania sił, bez wyraz
nych oznak odkształceń
poprzedzajÄ…cych ten proces.
" Pełzanie
To ciągły wzrost odkształceń plastycznych (trwałych
odkształceń) materiału bez zmiany wartości działającej siły
zewnętrznej.
Właściwości mechaniczne
" Ścieralność
Jest to podatność materiału do zmniejszania masy lub objętości
pod wpływem czynników ścierających. (tarcza Boehmego, aparat
Alpha dla drewna; aparat Stuttgart dla podłogowych wyrobów
sztucznych; bęben Los Angeles dla kruszyw do nawierzchni
drogowych).
Tarcza Böhmego: 1) badana
próbka w uchwycie, 2) pas
ścierania (posypany proszkiem
ściernym),
3) tarcza obrotowa
Właściwości mechaniczne
" Twardość
Jest to odporność materiału na odkształcenia trwałe przy
wciskaniu weń innego twardego materiału. Metody: Brinnela,
Rockwella, Janki (twardość drewna), skala Mohsa.
" Udarność
Jest to odporność materiału na uderzenia dynamiczne. Badanie
wykonuje się przez opuszczanie z wysokości metalowej kuli na
badany materiał lub przy u\
yciu aparatu Martena.