Շինարարական նյութերի ջերմաֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական հատկությունները

Շինարարական նյութերի ջերմաֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական հատկությունները

Ջերմահաղորդականությունը նյութի հատկությունն է բաց թողնել ջերմությունն իր հաստաշերտի միջով ավելի ցածր ջերմաստիճանի ուղղությամբ: Ջերմություն հաղորդելու հատկություն ունեն բոլոր նյութերը, բայց ջերմահաղորդականությունը տարբեր նյութերում տարբեր է:

Ջերմային դիմադրություն։ Ջերմաստիճանը բարձրանալիս հիմնականում շինարարական նյութերի ջերմահաղորդականությունը մեծանում է։ Դա պետք է իմանալ ջերմամեկուսացման համար նյութ ընտրելիս։ Ջերմահաղորդականությունը հաշվի են առնում ջերմատեխնիկական հաշվարկներ կատարելիս՝ ջեռուցվող շենքերում պատերի և ծածկերի հաստությունը որոշելու համար։

Ջերմունակություն կոչվում է նյութի ջերմություն կլանելու և պահելու, իսկ սառելիս՝ այն տալու ունակությունը։

Կրակակայունությունը նյութի ունակությունն է դիմադրելու ջերմաստիճանային կտրուկ տատանումներին, առանց կառուցվածքի խախտման և շահագործման որակի կորստի։ Կրակակայուն նյութերն այն նյութերն են, որոնց կիրառման ջերմաստիճանը 200-1800 0 C է։

Կրակադիմացկունությունը նյութի հատկությունն է առանց քայքայման դիմակայել կրակին։

Հրահեստությունը նյութի հատկությունն է առանց հալվելու և դեֆորմացվելու դիմանալ բարձր ջերմաստիճանների երկարատև ազդեցությանը։ Այն նյութերը, որոնք դիմանում 1580 0 C և ավել ջերմաստիճանների ազդերությանը, կոչվում են հրահեստ, (օրինակ՝ շամոտը, դինասը և այլն), 1350-1580 0 C՝ դժվարահալ, մինչև 1350 0 C՝ դյուրահալ։

Ճառագայթային կայունությունը նյութի հատկությունն է իոնիզացնող ճառագայթման ազդեցությունից հետո պահպանել կառուցվածքը և ֆիզիկամեխանիկական բնութագրերը։ Մի շարք դեպքերում իոնիզացնող ճառագայթման աղբյուրի շուրջը ճառագայթման մակարդակը բերում է նյութի կառուցվածքի խորը փոփոխության (կատարվում է բյուրեղային կառուցվածքի միներալների ամորֆացում, որն ուղեկցվում է ծավալային փոփոխությունների և ներքին լարումների առաջացմամբ)։

20. Շինարարական նյութերի դասակարգումը ըստ այրման և բոցավառման ջերմաստիճանի:

Ըստ կրակադիմացկունության (հրդեհային վտանգի) նյութերը բաժանվում են 3 խմբի՝ այրվող,  դժվար այրվող, չայրվող։ Չայրվող նյութերը կրակի կամ բարձր ջերմաստիճանների ազդեցության տակ չեն մարմրում և չեն ածխածվում։ Դրանց են պատկանում բոլոր բնական և արհեստական անօրգանական նյութերը՝ պեմզան, տուֆը, մարմարը, կավե ու սիլիկատային աղյուսը, երկաթբետոնը և այլն, նաև շինարարությունում կիրառվող մետաղները, գիպսային ու գիպսաթելային սալիկները, որոնք պարունակում են մինչև 8% ըստ զանվածի օրգանական մասնիկներ, հանքային բամբակի հիման վրա սալեր սինթետիկ կամ բիտումային կապակցանյութով, որտեղ կապակցանյութի պարունակությունը մինչև 6%։ Դժվար այրվող նյութերը ունակ են այրվել վառման աղբյուրի ազդեցության տակ, բայց աղբյուրը վերացնելուց հետո ինքնուրույն չեն վառվում։ Դժվար այրվող նյութերը կազմված են այրվող ու չայրվող բաղադրիչներից։ Դրանք են ասֆալբետոնը, օրգանական լցանյութերով գիպսային ու բետոնային նյութերը (ֆիբրոլիտ կսիլոլիտ), բիտումային կապակցանյութերով հանքային բամբակից պատրաստվածքներն, որտեղ բիտումի պարունակըությունը 7%-ից ավելի է, հրապաշտպանիչ կազմերով լավ տոգորված փայտանյութը և այլն։ Այրվող նյութերը կրակի ու բարձր ջերմաստիճանների ազդեցության տակ բոցավառվում են և շարունակում են այրվել կամ մարմրել կրակի աղբյուրը հեռացնելուց հետո։ Այն նյութերին են պատկանում փայտը, փայտի թափոնների հիման վրա պատրաստված նյութերը (փայտաթելիկային ու փայտատաշեղային սալերը), տոլը (բիտումից պատրաստված փաթեթավոր հիդրոմեկուսիչ նյութ), ռուբերոիդը (դյուրահալ բիտումով տոգորված տանիքային ստվարաթուղթ), տորֆասալերը, նաև պոմլիմերային նյութերը ու պատրաստվածքն: Նյութերի որոշ ֆիզիկաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրման հիմնական մեթոդներին են պատկանում փոշենման նյութերի (հավելանյութերի, ցեմենտների, պիգմենտների և այլն) տեսակարար մակերևույթի որոշումը, անօրգանական փոշիների հիդրոֆոբությունը, մակերևութային լարման մեծությունները, ծակոտիների քանակը և չափը նյութում, մասնավորապես սորբցիոն մեթոդների կիրառմամբ, ադսորբենտների (տարբեր ակտիվության փոշենման նյութերի) հատկությունները կլանել և պահել (ֆիզիկական և քիմիական ճանապարհով) հեղուկ շերտերը նրբաթաղանթներ վիճակում և այլն: Դիսպերսությունը կարծր մասնիկների և կաթիլների չափի բնութագիրն է։ Շատ շինարարական նյութերը՝ հանքային կապակցող նյութերը, կավերը և այլն, գտնվում են նուրբ մանրացված (դիսպերս) վիճակում և օժտված են մասնիկների գումարային մեծ մակերեսով։ Մեծությունը, որը բնութագրում է նյութի մանրացման աստիճանը և դրա մակերեսի զարգացածությունը, կոչվում է տեսակարար մակերևույթ    (սմ 2 /գ, սմ 2 /սմ 3 )։ Օրինակ՝ ցեմենտի տեսակարար մակերևույթը 3000-3500 սմ 2 /գ կամ 300-350 մ 2 /կգ։ Ադհեզիա (լատիներեն adhaesio՝ կպչում) մի նյութի հատկությունն է կպչել այլ նյութի մակերեսին։ Երկու տարբեր նյութերի ադհեզիան կախված է այդ նյոթերի բնույթից, մակերսի ձևից և վիճակից, հպման պայմաններից և այլն։ Այն դրսևորվում և զարգանում է բարդ մակերևութային երևույթների արդյունքում, որոնք առաջանում են ֆազերի բաժանող մակերեսի վրա և բնութագրվում է հարակցման ամրությունով՝ մի նյութի մյուսից պոկելու դեպքում։ Այդ մեծությունը արտահայտվում է Կգ/սմ 2 կամ ՄՊա։ Ադհեզիոն հատկությունները մեծ նշանակություն ունեն կոմպոզիցիոն նյութեր ստանալիս (բետոն, հարդարող նյութեր և այլն)։ Կոհեզիա (լատիներեն cohaesus՝ կապված, կցորդված) միատեսակ՝ պինդ կամ հեղուկ, մարմինների մասնիկների միջև ձգողականությունն է (միջմոլեկուլային փոխազդեցությունը), որը բերում է այդ մասնիկների միավորմանը՝ մեկ մարմնում։ Շատ շինարարական նյութեր պատրաստման և կիրառման պրոցեսում անցնում են մածուցիկա-պլաստիկ վիճակի (ցեմենտախմորը, կավախմորը, բետոնախառնուրդը, մաստիկաները, պոլիմերային նյութերը և այլն)։Մածուցիկա-պլաստիկ մարմինները, ըստ ֆիզիկական հատկությունների, զբաղեցնում են միջանկյալ դիրք հեղուկ և պինդ մարմինների միջև։ Մածուցիկա-պլաստիկ խմորը կարելի է կտրել դանակով, ինչը հնարավոր չէ անել հեղուկի հետ, սակայն դրա հետ մեկտեղ, այն ընդունում է անոթի ձևը, որի մեջ այն տեղադրված է, այսինքն իրեն պահում է հեղուկի պես։ Որոշ մածուցիկա-պլաստիկ խառնուրդներ բնութագրվում են ռեոլոգիական ցուցանիշներով՝ կառուցվածքային ամրությամբ, մածուցիկությամբ և տիկսոտրոպությամբ։Կառուցվածքային ամրություն նյութի մասնիկների միջև կառուցվածքային կապերի ամրությունն է, որը գնահատվում է սահքի սահմանային լարումով, որի դեպքում այն սկսում է հոսել հեղուկի պես։ Դա կատարվում է, երբ նյութում խախտվում են մասնիկների միջև ներքին կապերը և քայքայվում է նյութի կառուցվածքը։ Քիմիական հատկություններ։ Քիմիական հատկություններն արտահայտում են նյութի քիմիական փոխազդեցության ունակությունը և ակտիվության աստիճանն արտաքին միջավայրի ռեագենտների հետ։ Ինչպես նաև շրջապատող իներտ միջավայրի պայմաններում նյութի կազմի և կառուցվածքի հաստատուն պահպանվելու ունակությունը: Շինարարական նյութերի մեծամասնությունը ցուցաբերում է ակտիվություն թթուների, հիմքերի, ագրեսիվ գազերի հետ փոխազդելիս, իսկ որոշ նյութեր հակում ունեն միջավայրի իներտ պայմաններում ինքնակամ ենթարկվելու ներքին փոփոխությունների: Նյութի մեջ կառուցվածքի աստիճանաբար կամ արագ փոփոխությունը և դրա քայքայումն ագրեսիվ քիմիական կամ էլեկտրաքիմիական պրոցեսների ազդեցության տակ, անվանում են կոռոզիա: Քիմիական կայունությունը նյութի հատկությունն է դիմադրել ագրեսիվ միջավայրի (թթուներ, հիմքեր, աղերի լուծույթներ, գազեր) ազդեցությանը առանց քայքայման։ Նյութը ագրեսիվ միջավայրի հետ փոխազդելով կարող է ենթարկվել քայքայում (կոռոզիա)։ Քայքայման աստիճանը կախված է շատ գործոններից և հիմնականում նյութի կազմից (բաղադրությունից) և խտությունից: Կոռոզիոն կայունությունը գնահատում են քիմիական անալիզով: Թթու և հիմնային միջավայրներում նյութի քիմիական կայունության մոտավոր գնահատականի համար կարելի է օգտվել հիմնայնության մոդուլից Mo.

 Ոչ մեծ հիմնայնության մոդուլի դեպքում, երբ անօրգանական նյութում գերակշռում է սիլիկահողը, նկատվում է բարձր կայունություն թթուների նկատմամբ: Եթե անօրգանական նյութի կազմում գերակշռում են հիմնային օքսիդները և հիմնայնության մոդուլը բավականին բարձր է, այդ նյութը սովորաբար կայուն չէ թթուների նկատմամբ, բայց հիմքերից չի քայքայվում: Օրգանական նյութերը (անտառանյութ, բիտումներ, պլաստմասաներ) սովորական ջերմաստիճաններում համեմատաբար կայուն են թույլ թթուների և հիմնային միջավայրի ազդեցության նկատմամբ: Սակայն շինանյութերի զգալի մասը չունեն բավարար կայունություն ագրեսիվ միջավայրի ազդեցությանը և պահանջում է հատուկ պաշտպանություն կոռոզիայից: Կոռոզիակայունությունը նյութի հատկությունն է դիմադրել արտաքին ագրեսիվ միջավայրի ազդեցության հետևանքով առաջացող քայքայմանը՝ կոռոզիային (թերամաշում): Մետաղների համար կոռոզիան քայքայումն է կոռոզիոն միջավայրի հետ քիմիական և էլեկտրաքիմիական փոխազդեցության հետևանքով: Լեռնային ապարների կոռոզիան դրանց լուծումն է ջրի քիմիական ազդեցության հետևանքով: Բետոնի կոռոզիան բետոնի քայքայումն է արտաքին միջավայրի հետ ֆիզիկական, քիմիական, ֆիզիկաքիմիական և կենսաբանական փոխազդեցության պատճառով: