Vlastnosti stavebních materiálů a metody jejich výzkumu | I. D. K

Kategorie stavebních materiálů zahrnuje ty, které se používají pro výstavbu, rekonstrukce a opravy průmyslových, obytných budov, ale i inženýrských staveb. Do této skupiny patří jak přírodní materiály (jako je písek, hlína, kámen, dřevo), tak umělé (včetně betonu, cementu, skla, cihel, kompozitních stavebních materiálů). Kromě toho sem patří stavební materiály, izolace (pro hydroizolaci a tepelnou izolaci) a dokončovací materiály.

Vlastnost je kvalitativní charakteristika látky, materiálu nebo produktu, která určuje jejich jedinečné vlastnosti. Komplex těchto vlastností utváří funkční schopnosti stavebního materiálu a odůvodňuje oblasti jeho vhodného použití. Pečlivé hodnocení ukazatelů kvality materiálů je nezbytné pro zajištění jejich správného použití a vytvoření ekonomických, spolehlivých a odolných konstrukcí.

Vlastnosti stavebních materiálů se tradičně dělí do čtyř velkých skupin: fyzikální, mechanické, chemické a technologické. Každá skupina zahrnuje mnoho specifických charakteristik, které určují chování materiálu za různých provozních podmínek.

Parametry stavu a strukturních charakteristik materiálů

• Parametry stavu a strukturních charakteristik materiálů
  • Hustota
  • Pórovitost
  • Specifická hmotnost
  • Specifický povrch
  • Hygroscopicity
  • Влажность
  • Absorpce vody
  • Voděodolný
  • Paropropustnost a propustnost plynů
  • Voděodolnost
  • Mrazuvzdornost
  • Tepelná vodivost
  • Tepelná kapacita
  • Požární odolnost
  • Refraktornost
  • Tepelná odolnost
  • Akustické vlastnosti
  • Radiační odolnost
  • Trvanlivost
  • Pevnostní vlastnosti
    • Trvanlivost
    • Tvrdost
    • Oděr
    • Nárazová síla
    • Odpisy
    • Pružnost
    • Plastický
    • Křehkost
    • Plížit se

    Podívejme se blíže na každou z těchto kategorií.

    Fyzikální vlastnosti

    Fyzikální vlastnosti určit postoj materiálu k různým fyzikálním procesům a vlivům. Mezi hlavní fyzikální vlastnosti materiálu patří:

    • Hustota (charakteristika, která je hodnotou rovnající se poměru hmotnosti látky k objemu, který zaujímá.
    • Pórovitost (míra, do jaké je objem materiálu vyplněn póry).
    • Vlhkost (procento vlhkosti v materiálu za daných podmínek).
    • Absorpce vody (schopnost absorbovat vlhkost a zadržovat ji).
    • Mrazuvzdornost (schopnost vodou nasyceného materiálu odolávat opakovanému střídavému zmrazování a rozmrazování bez známek destrukce nebo ztráty pevnosti).
    • Tepelná vodivost (vlastnost materiálu přenášet tepelný tok vznikající rozdílem teplot na protilehlých površích.

    Mechanické vlastnosti

    Mechanické vlastnosti charakterizují schopnost materiálu odolávat destruktivním nebo deformujícím účinkům vnějších sil. Tento typ vlastností zahrnuje:

    • tvrdost (schopnost materiálu odolávat pronikání jiného, ​​tvrdšího tělesa při působení zatížení),
    • křehkost (vlastnost materiálů, které mají být zničeny vlivem vnějších sil bez zbytkových deformací),
    • pevnost (schopnost materiálu odolávat zničení),
    • elasticita (vlastnost materiálů obnovit svou velikost a tvar po odstranění zátěže),
    • plasticita (schopnost materiálů měnit svou velikost a tvar pod vlivem vnějších sil, aniž by se zničily)
    • abraze (schopnost materiálu měnit objem a hmotnost pod vlivem abrazivních sil),
    • voděodolnost (schopnost materiálu odolávat dlouhodobým ničivým účinkům vody) a další.

    Chemické vlastnosti

    Chemické vlastnosti charakterizují tendenci materiálu interagovat s různými látkami a schopnost odolávat jejich škodlivým účinkům (korozi nebo chemická odolnost).

    Technologické vlastnosti

    Technologické vlastnosti určují schopnost materiálu podstoupit různé druhy zpracování, které mění stav materiálu a dávají mu požadovaný tvar a rozměry. Patří sem:

    • Křehkost (schopnost přírodních a umělých materiálů rozbít se při nárazu na kusy různých velikostí a tvarů).
    • Brositelnost (schopnost produktu zcela skrýt barvu povrchu, na který je aplikován).
    • Tažnost (deformovatelnost, lisovatelnost – schopnost podstoupit výrazné plastické deformace bez destrukce a tvorby defektů).
    • Svařitelnost (schopnost materiálů vytvořit svarový spoj, jehož vlastnosti se blíží vlastnostem svařovaných materiálů).
    • Obrobitelnost (schopnost obrábění materiálů).
    • Zhutnitelnost (schopnost materiálu plasticky se deformovat (stlačit) působením vlastní hmoty a vyvíjeného normálního tlaku, aniž by byla narušena kontinuita struktury.
    • Slévárenské vlastnosti (schopnost kapalných materiálů plnit licí formy a vytvářet husté odlitky).
    • Krycí schopnost (schopnost produktu zcela skrýt barvu povrchu, na který je aplikován).

    Provozní vlastnosti

    Provozní vlastnosti (posouzení vhodnosti materiálu pro práci ve speciálních podmínkách) zahrnují takové vlastnosti, jako je tepelná odolnost, tepelná odolnost a odolnost proti opotřebení.

    Proč je nutné analyzovat vlastnosti materiálů?

    Pro stavbu budov pro různé účely je zapotřebí obrovské množství materiálů a výrobků různých typů. Celková částka může dosáhnout několika stovek jednotek. Náklady na jejich pořízení mohou tvořit 50–70 % odhadu.

    Spolehlivost a bezpečnost budoucí konstrukce je dána výběrem vysoce kvalitních stavebních materiálů a použitím potřebných technologií pro jejich aplikaci. Proto je nutné včas provést objektivní posouzení kvality materiálů odborníky.

    Studium vlastností stavebních materiálů může být také vyžadováno, když:

    • kontrola konstrukcí z hlediska souladu s normami a požadavky,
    • analýza produktů pro posouzení kvality a souladu s výrobními normami,
    • soudní spory,
    • vstupní kontrola, technický dozor.

    

    Objednejte si výzkum stavebních materiálů v laboratoři I.D.K

    Druhy mechanických zkoušek

    Mechanické zkoušky se v závislosti na povaze zatížení působícího na zkoušený objekt při zkoušení dělí na tři typy: statické, dynamické a únavové.

    Statické testy

    statický jsou zkoušky, při kterých je zkušební těleso vystaveno stálému nebo pomalu rostoucímu zatížení. Nejdůležitější typy statických testů jsou:

    • Zkoušky tahem (všechny materiály). Umožňuje určit mez kluzu, pevnost, elasticitu, relativní prodloužení a kontrakci.
    • Zkoušky tlaku (dřevo, cihla, beton, kovy a polymery). Používají se méně často a umožňují určit konečnou pevnost, mez kluzu, elasticitu a relativní zkrácení).
    • Zkoušky ohybem (polymery, dřevo, sklo, keramika, kovové materiály). K určení konečné plasticity. Měřeno úhlem ohybu, který způsobí, že se v ohnuté oblasti objeví první trhlina.
    • Smykové zkoušky (dřevo, kovy)
    • Torzní zkoušky (výztuž, kov, ocel).

    Na základě výsledků jsou stanoveny pevnostní, elastické a plastické vlastnosti materiálů.

    Dynamické testy

    Dynamický jsou zkoušky, při kterých je materiál vystaven rázovému zatížení (prudká změna velikosti zatížení a vysoká rychlost deformace). Na základě výsledků dynamických zkoušek se stanoví množství práce vynaložené na deformaci nebo destrukci vzorku.

    • Zkoušky rázové tahové síly se používají ke stanovení pevnosti a tažnosti materiálu, když je natahován vysokou rychlostí.
    • Rázová houževnatost (Charpyho rázová houževnatost) má největší význam pro stanovení odolnosti vůči křehkému lomu viskózních kovových a vysoce polymerních materiálů.
    • Rázové kroucení se používá k určení viskozity materiálů.
    • Nárazové ohýbání.

    Testování únavy

    Testování únavy mohou trvat stovky hodin a provádějí se s opakovaným cyklickým zatěžováním vzorku. Nakonec se určí mez únavy materiálu (maximální napětí, které vzorek vydrží bez porušení). Únavové zkoušky se provádějí v tahu, krutu, ohybu, tlaku – u všech materiálů.

    Mechanické zkoušky se provádějí při destruktivním zkoušení (testování vzorku, při kterém je vzorek zničen).

    Statické metody měření tvrdosti (testování tvrdosti):

    • podle Brinella (tvrdost je dána průměrem otisku zanechaného lisováním kovové kuličky);
    • na mez kluzu (stlačením kuličky);
    • podle Vickerse (vtlačením diamantového hrotu do tvaru pravidelného čtyřbokého jehlanu);
    • podle Rockwella (zatlačením diamantového kužele nebo ocelového kulového hrotu do povrchu vzorku);
    • podle Super Rockwella (vtlačením diamantového kužele nebo ocelové kuličky do povrchu vzorku);
    • dle Shorea (tvrdost je určena metodou pružného odrazu úderníku od povrchu);
    • měření metodou nárazového vtlačování;
    • měření tvrdosti kovů podle Leeba (tvrdost se určuje jako poměr rychlostí před a po odrazu úderníka od povrchu);
    • mikrotvrdost (lisováním diamantových hrotů);
    • kinetická metoda.

    Zkouška tahem

    Zkoušky tahem se provádějí na zkušebních strojích a jsou jednou z nejběžnějších metod mechanického zkoušení. Měřením vzorku během jeho natahování se získá kompletní charakterizace jeho tahových vlastností. Vynesením těchto dat do grafu křivky napětí/deformace se sleduje reakce materiálu na napěťovou sílu v každém bodě. Nejdůležitějším bodem bude bod destrukce vzorku, ale neméně cenné budou body meze úměrnosti, meze kluzu, předcházející meze pevnosti (destrukce). Během zkoušky tahem se určí následující:

    • pevnost v tahu;
    • lineární vztah mezi aplikovanou silou nebo zatížením a prodloužením (Hookeův zákon);
    • modul pružnosti;
    • mez kluzu;
    • vytěsňovací metoda;
    • metody sečny a tečny;
    • deformace.

    Nedestruktivní zkušební metody

    Nedestruktivní zkušební metody umožňují zkoumat technický stav konstrukce, aniž by došlo k jejímu poškození. Mezi nedestruktivní metody patří vizuální a měřicí testování (VIM), záření, ultrazvuková defektoskopie, metody magnetických částic a vířivých proudů, kapilární testování a řada dalších metod. Provoz nedestruktivních zkušebních zařízení je založen na principech změny vlastností předmětu v případě defektů.

    Ultrazvukové testování (UT) je založena na schopnosti ultrazvukových vibrací odrážet se od povrchu separačních médií s různými akustickými vlastnostmi. Jedná se o nedestruktivní zkušební metodu založenou na hledání mechanických vad nepřijatelných rozměrů a chemických odchylek od daného parametru.

    Magnetografická metoda Řízení je založeno na detekci magnetických rozptylových polí vznikajících v místech defektů spojů při magnetizaci ovládaných částí s následnou reprodukcí a dekódováním výsledného záznamu. Tato metoda se používá pro kontrolu svarových spojů potrubí a konstrukcí s dlouhými spoji vyrobenými z oceli.

    Metoda kapilárního testování (detekce fluorescenčních a barevných vad) se používá k detekci vad ve svarech kovů (železných i neželezných), plastů, skla a keramiky. Kapaliny indikátoru pronikající do kovového těla zanechávají stopy, podle kterých se určují vady. Stopy jsou detekovány vizuálně nebo pomocí speciálních převodníků.

    Nedestruktivní metody zkoušení pevnosti betonu

    Protože při nedestruktivním zkoušení se pevnost betonu vypočítává nepřímo (na základě velikosti síly), je nutné před prováděním zkoušek stanovit kalibrační závislosti (CD).

    Separace se sekáním – nejběžnější metoda hodnocení pevnosti betonových konstrukcí. Do betonu se vyvrtají otvory, upevní se v něm kotva, která se odtrhne speciálním zařízením měřícím vytahovací sílu. Když je žebro odštípnuto, zařízení je upevněno v oblasti žebra konstrukce.

    

    Elastický odskok – nepřímá metoda hodnocení pevnosti betonu. Měření se provádějí pomocí speciálního zařízení (sklerometr), skládajícího se z úderového mechanismu a šipky indikátoru, údaje jsou porovnány s grafem GS;

    Impuls nárazu – odkazuje také na nepřímé metody analýzy. Během zkoušky se provede série nárazů na jeden bod konstrukce. Zařízení zaznamenává energii nárazu, ke které dochází při interakci úderové hlavy (Schmidtovo kladivo) s povrchem. Pomocí předem stanovených kalibračních závislostí se určí pevnost nebo třída betonu.

    

    Plastická deformace – měření otisku zanechaného po dopadu kovovou kuličkou. Jedná se o zastaralou, ale často používanou metodu pomocí Kashkarovova kladívka.

    

    Ultrazvuková metoda – měření rychlosti ultrazvukových vibrací procházejících tloušťkou betonu. Používá se ke stanovení pevnosti betonu ve středním a návrhovém stáří. Pevnostní charakteristiky jsou určeny GB.

    

    podle vašich technických specifikací