Właściwości fizyczne
Ogólne
Gęstość właściwa – wyraża masę jednostki objętości suchego materiału bez zawartych w niej porów
Gęstość objętościowa – wyraża masę jednostki objętości suchego materiału wraz z zawartymi w niej porami
Gęstość nasypowa – wyraża masę jednostki objętości materiału ziarnistego (sypkiego) wraz z porami zawartymi w ziarnach oraz jamami międzyziarnowymi zawartymi w tej jednostce objętości. Rozróżnia się gęstość nasypową w stanie luźnym i zagęszczonym
Jamistość – (jedynie dla mat. sypkich) określa względny, objętościowy udział jam międzyziarnowych w jednostce objętości tego materiału (analogiczna do porowatości).
Porowatość – określa udział wszystkich pustych przestrzeni (porów) w materiale w objętości całkowitej tego materiału
Szczelność – określa względny, objętościowy udział litej materii (szkieletu) w objętości całkowitej materiału.
Skutki nieciągłości budowy materiałów
Nasiąkliwość – wyraża maksymalną, względną zawartość wody, jaką może wchłonąć materiał w danych warunkach (maksymalna wilgotność). Z reguły im większa nieciągłość struktury materiału (ilość porów otwartych), tym większa jego nasiąkliwość. Dzielimy nasiąkliwości masowe (wagowe) i objętościowe:
Kapilarność – określa zdolność do podciągania wody przez materiał poprzez kanaliki utworzone z porów (kapilary) ponad swobodne zwierciadło wody (patrz: podciąganie kapilarne)
- Napięcie powierzchniowe – praca rozciągnięcia powierzchni przez zwiększenie na niej ilości cząstek
- Adhezja - powierzchniowe łączenie się ze sobą warstw ciał fizycznych (przyleganie), występują na granicy faz
- Kohezja – siły przeciwdziałające rozdzieleniu ciała na części (siły spójności), międzycząsteczkowe, występują w jednej fazie
Przesiąkliwość – zdolność materiału do przepuszczania danego medium (najczęściej cieczy, ale także i gazu) pod wpływem wywieranego ciśnienia. Miarą tej cechy może być między innymi objętość medium przenikająca pod określonym ciśnieniem przez jednostkę powierzchni materiału w jednostce czasu. Zawsze należy podać ciśnienie medium, przy którym wykonywano badanie. Ważna dla mat. hydroizolacyjnych i pokryć dachowych.
Ciepło – suma energii kinetycznej wszystkich jednostek budujących metal (1 kcal = 4186,8 J)
Ciepło właściwe – wyraża ilość ciepła jaka jest potrzebna do ogrzania jednostki masy materiału (1 kg) o jeden kelwin. Im większe ciepło właściwe materiału przegrody, tym więcej ciepła może ona zmagazynować w trakcie ogrzewania i tym dłużej jest ono przechowywane po przerwaniu ogrzewania (tym większa jest bezwładność cieplna przegrody). Oblicza się ją ze wzoru:
Pojemność cieplna – zdolność materiału do pochłaniania i kumulowania ciepła w czasie jego ogrzewania. Pojemność cieplna określa ilość ciepła potrzebną do ogrzania jednostki masy materiału o różnicę temperatury 1K.
Przewodność cieplna -określa zdolność materiału do przewodzenia ciepła od jednej do drugiej powierzchni jego warstwy. Charakteryzuje ją tzw. Współczynnik przewodności cieplnej λ, wyrażający ilość ciepła przechodzącą w czasie 1h przez powierzchnię 1 m2 przegrody o grubości 1 m przy różnicy temperatur po obydwu jej stronach równej 1 K:
Współczynnik przewodnictwa cieplnego:
Współczynnik przenikania ciepła:
Rozszerzalność cieplna –cecha związana ze znanym zjawiskiem polegającym na zmianie wymiarów materiału pod wpływem zmian temperatury. Miarami tej cechy są współczynniki rozszerzalności liniowej α i objętościowej β. Większość materiałów budowlanych wykazuje wzrost wymiarów liniowych, a więc i objętości wraz ze wzrostem temperatury. Współczynnik rozsz. liniowej/objętościowej podaje względny przyrost długości/objętości wywołany ogrzaniem mat. o 1 K.
Fala dźwiękowa – 16-20 000 Hz
Zasada zachowania energii:
Fala odbita + przepuszczona +pochłonięta +rozproszona = fala padająca
Fala świetlna - 380-780 nm (światło widzialne)
Natężenie światła (światłość) - 1 cd (kandela) – światło z jednego źródła światła, wysyłane w jednym kierunku
Natężenie oświetlenia (E) – 1 lx (luks) – miara strumienia świetlnego, który pada na określoną powierzchnię
Różnorodność barw – selektywna absorbcja w zakresie światła widzialnego
Ognioodporność – zdolność materiału do opieraniu się niszczącemu działaniu wysokiej temperatury w czasie pożaru bez utraty nośności.
Palność – podatność na zapalanie się
Toksyczność – zdolność do wydzielania szkodliwych gazów, oparów i dymu
Europejska klasyfikacja wyrobów:
- ognioodpornych: A1, A2, B, C, D, E, F
- dymotwórczych: S1, S2, S3
- płonące krople: d0, d1, d2
Oznaczenia dla budynków:
R – nośność ogniowa (w minutach) (konstrukcja, strop)
E – szczelność ogniowa ( w minutach) (strop, ściany wew., przekrycie dachowe)
I – izolacyjność ogniowa (w minutach) (strop, ściany wew.)
Wytrzymałość (na ściskanie, rozciąganie, zginanie) zmniejsza się wraz z nieciągłością struktury.
Skutki wahań wilgotności
Wilgotność – określa względną zawartość wody (masowo lub objętościowo) w materiale w chwili jego badania. Wyróżniamy wilgotność masową i objętościową:
Sorpcja – zdolność materiałów do przyjmowania i utrzymywania wilgoci
- adsorpcja – sorpcja powierzchniowa (powierzchniowe wiązanie wody z atmosfery)
- absorpcja – sorpcja wgłębna (objętościowe wchłanianie wody)
Higroskopijność – zdolność do szybkiego wchłaniania przez materiał pary wodnej z otaczającego powietrza (w budownictwie nie należy stosować materiałów higroskopijnych). Zależy od budowy wew., struktury porów, rozwinięcia powierzchni i wilgotności względnej powietrza.
Wilgotność względna powietrza (φ) – stosunek wilgotności w danej chwili do wilgotności maksymalnej
Wilgotność równowagowa – wilgotność danego materiału pozostająca w równowadze z wilgotnością względną powietrza
Pełzanie – odkształcanie się elementów w czasie przy niezmiennym obciążeniu
Mrozoodporność – przeciwstawianie się materiału nasyconego wodą cyklicznym zmianom objętości w wyniku zmian stanu skupienia
Stopnie mrozoodporności: F25, F50, F75, F100, F150, F200, F300 (liczby po F, to liczby cykli zamrażania i rozmrażania)
Właściwości związane z ruchem wody
Podciąganie kapilarne (różnica ciśnień) - określa zdolność materiału do podciągania wody siłami kapilarnymi. Siły te zależą od średnicy i ilości występujących w materiale porów kapilarnych.
Ciężar słupa wody w rurce:
Siła napięcia powierzchniowego (przy kącie zwilżenia równym 0 – czyste szkło):
Wysokość podciągania kapilarnego:
Przepuszczalność dla gazów i cieczy – właściwość materiału polegająca na przepuszczaniu cieczy w określonych warunkach (związana z gradientem ciśnienia)
t=1h, ΔP=1MPa, F=1m2
Paroprzepuszczalność – właściwość polegająca na przepuszczaniu pary wodnej w określonych warunkach (związana z gradientem ciśnienia)
t=1h, d=1m, ΔP=133Pa, F=1m2
Przy tej samej temp. cząsteczki poruszają się z obszaru o większej wilgotności do obszaru o wilgotności mniejszej.
Dyfuzja – dążność do wyrównywania stężeń (proces samorzutny) różnica stężeń
Cząsteczki poruszają się z obszarów o wyższym stężeniu do obszarów o niższym stężeniu.
Prawo Fick’a:
J – liczba cząstek dyfundujących; D – współczynnik dyfuzji; c - stężenie cząstek; x – grubość próbki
Opór dyfuzyjny (SD)
| SD < 10 | Otwarta |
|---|---|
| SD > 10 | Utrudniona |
| SD > 30 | Hamująca |
| SD > 100 | Tamująca |
| SD > 600 | Całkowicie tamująca |
| SD > 1500 | szczelna |