Какие свойства материалов относятся к химическим
Сайт строителя
Химические свойства строительных материалов характеризуют способность материалов реагировать на внешние воздействия, ведущие к изменению химической структуры, а также воздействовать в этом отношении на другие материалы.
Основные химические свойства:
растворимость и стойкость к коррозии
- кислотостойкость
- щелочестойкость
- газостойкость
Растворимость. Растворимость – это способность материала растворяться в жидких растворителях: воде, керосине, бензине, масле и других, образовывая новые растворы. Растворимость зависит от химического состава веществ, давления и температуры. Показателем растворимости является произведение растворимости, представляющее собой предельное содержание растворенного вещества в граммах на 100 мл раствора при нормальном давлении и заданной температуре.
Стойкость к коррозии. Стойкость к коррозии является свойством материала сохранять свои качества в условиях агрессивной среды. Такой средой могут быть вода, газы, растворы солей, щелочей, кислот, органические растворители, а также биологические организмы (бактерии, водоросли и т.п.). Древесина, пластмассы, битумы и некоторые другие органические материалы при обычных температурах относительно стойки к действию кислот и щелочей средней и слабой концентрации.
Адгезия. Адгезия представляет собой соединение, сцепление твердых и жидких материалов по поверхности. Это свойство обусловлено межмолекулярным взаимодействием. Адгезионные силы сцепления очень важны при получении строительных материалов, состоящих из многих компонентов, например железобетон.
Кристаллизация. Кристаллизация представляет собой процесс образования кристаллов из паров, растворов, расплавов при электролизе и химических реакциях, который сопровождается выделением тепла.
Долговечность. Долговечность представляет собой способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации. Старение – это процесс постепенного изменения, ухудшения свойств материалов в условиях эксплуатации.
Знание этих и других свойств позволяет сравнивать материалы между собой и определять область их применения с учетом технико-экономической целесообразности. Так, в условиях эксплуатации гидротехнических сооружений строительные материалы, изделия и конструкции, из которых они построены, подвергаются периодическому или постоянному воздействию воды и агрессивных сред, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по водостойкости, морозостойкости, водонепроницаемости, коррозионной стойкости и др.
Многие материалы под влиянием водопоглощения ярко проявляют повышенные пластические свойства. Практика строительства показывает, что выбор технически целесообразного материала обосновывают не только его прочностные характеристики, но стойкость к воздействию внешней среды, в которой работает конструкция. Обычно эта стойкость материала во времени (долговечность) неразрывно связана с его химическими и физико-химическими свойствами. Физико-химические в свою очередь тесно связаны со структурой материала и зависят от ее изменения под влиянием внешних и внутренних факторов.
Вследствие проникновения химических реагентов из внешней среды внутренние химические реакции с образованием новых соединений могут значительным образом отразиться на структуре. Изменение структуры (микроструктуры и макроструктуры) в первый период может привести к псевдоупрочнению, а в дальнейшем – к сокращению долговечности материала. Применяемый в строительстве материал обычно подвергают технологической обработке.
Способность поддаваться такой обработке является порой решающим показателем при выборе материала. Так, при массовой заготовке щебня для бетонных работ учитывается способность горной породы дробиться без образования плоских щебенок, поэтому при выборе материалов всегда учитывают его способность реагировать на отдельные или взятые в совокупности следующие факторы: физические, механические, внешнюю среду, температуру и ее колебания, химические реагенты, технологические операции и т.д. Эта способность материала реагировать на указанные факторы определяется его свойствами.
Оценить технические свойства и сравнить материалы между собой возможно по показателям, которые получают при испытании материалов в полевых, производственных или лабораторных условиях. Полученные знания основных технических свойств строительных материалов и изделий дают возможность рационально их использовать в строительстве. Например, по известным значениям истинной и средней плотности строительных материалов можно рассчитать, какой плотностью (или пористостью) обладают эти материалы, и составить достаточно полное представление о прочности, теплопроводности, водопоглощении и других важных характеристиках строительных материалов, чтобы в дальнейшем на этом основании решать вопрос об их применении в тех или иных сооружениях и конструкциях.
Для расчета нагрузок при определении массы сооружений для транспортных расчетов и выбора емкости складских помещений необходимо знать величину средней плотности строительных материалов. Без данных о прочности применяемых материалов невозможны расчеты прочности и устойчивости сооружений и конструкций. Прогноз их долговечности невозможен без знания таких свойств материала, как отношение к влаге, воздействию окружающей среды, смене температур и др.
Свойства строительных материалов не остаются постоянными, а изменяются во времени в результате механических, физико-химических и биохимических воздействий среды, в которой эксплуатируется строительная конструкция или изделие. Эти изменения могут протекать и медленно (разрушение горных пород), и быстро (вымывание из бетона растворимых веществ). Следовательно, каждый материал должен обладать не только свойствами, позволяющими применять его по назначению, но и определенной стойкостью, обеспечивающей долговечную эксплуатацию изделия или конструкции.
Знание основных свойств строительных материалов необходимо также для выполнения расчетов, позволяющих оценить их качество, соответствие техническим требованиям, возможность применения в конкретных условиях эксплуатации.
Употребляемые в строительстве материалы должны удовлетворять определенным требованиям, которые устанавливаются государственными стандартами (ГОСТами). В строительстве соответствие поступающих материалов требованиям ГОСТа проверяют специальные лаборатории.
Любой вид продукции обладает определенными свойствами, представляющими интерес для потребителей. Для строительных материалов важны такие качества, как прочность, плотность, теплопроводность, морозостойкость, стойкость по отношению к действию воды, агрессивных сред и др. Качеством называется сумма свойств, определяющих пригодность материала и изделия для использования по назначению. Так, для кровельных материалов оценка их качества производится по сумме таких свойств, как водостойкость, водонепроницаемость, термостойкость, прочность на изгиб, атмосферостойкость и др.
Контроль качества строительных материалов и изделий проводят по разработанным нормам, требованиям и правилам. В зависимости от контролируемого производственного этапа различают контроль входной, технологический и приемочный.
Входной контроль включает проверку соответствия поступающих материалов и изделий установленным требованиям. Например, на предприятиях сборного железобетона проверяют качество поступающих исходных материалов: заполнителей и цемента для бетона, арматурной стали, закладных деталей, отделочных и других материалов.
Технологический контроль состоит в проверке соответствия установленным требованиям температуры, давления, времени выдерживания, тщательности перемешивания и других показателей технологического процесса.
Приемочный контроль заключается в проверке соответствия готовых изделий требованиям стандартов или технических условий.
Все материалы и изделия выпускают по государственным и межгосударственным стандартам – ГОСТ, СТ СЭВ, ИСО, СТБ, СНБ. Деятельность стандартизации существует для повышения качества продукции, безопасности ее получения и безопасности. Методы испытаний также стандартизированы. Кроме этого, в строительстве существуют «Строительные нормы» и «Технические нормативные правовые акты», представляющие собой объединенные нормативные документы по проектированию, строительству и строительным материалам.
Свойства строительных материалов.
Источник
Õèìè÷åñêèé ìàòåðèàë – ýòî âñå âèäû ñûðüÿ, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ðàçëè÷íûõ ïðîäóêòîâ. Òî åñòü òàê ìîæíî íàçâàòü ðåàêòèâû, ìèíåðàëüíûå ïîðîøêè, ñòðîèòåëüíûå ñìåñè, ìàñëà, ñìîëû, íåêîòîðûå âèäû ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ.
Êëàññèôèêàöèÿ õèìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ
Êëàññèôèöèðóþò õèìè÷åñêèå ìàòåðèàëû ïî íåñêîëüêèì ïðèçíàêàì:
- Ïî ïðîèñõîæäåíèþ. Äåëÿòñÿ íà ðàñòèòåëüíûå, æèâîòíûå è ìèíåðàëüíûå.
- Ïî ñîñòàâó: íà îðãàíè÷åñêèå è íåîðãàíè÷åñêèå ìàòåðèàëû.
- Ïî àãðåãàòíîìó ñîñòîÿíèþ: íà òâåðäûå ìàòåðèàëû, æèäêèå è ãàçîîáðàçíûå.
Ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî ïîä ñòîéêîñòüþ ïîíèìàþò ñîõðàíÿþùóþ ñïîñîáíîñòü çàùèòíûõ ñâîéñòâ âåùåñòâà ïîä âîçäåéñòâèåì àãðåññèâíûõ õèìè÷åñêèõ ñðåä.
Ðàçëè÷íûå òðåáîâàíèÿ ê ñòîéêîñòè â îãðîìíîé ñòåïåíè çàâèñÿò îò îáëàñòè èõ äàëüíåéøåãî èñïîëüçîâàíèÿ.
Õèìè÷åñêàÿ ñòîéêîñòü ìàòåðèàëà â ïîëíîé ìåðå äîñòèãàåòñÿ ëèøü äëÿ íåêîòîðûõ ðàçíîâèäíîñòåé ïîëèìåðîâ ïðè îïðåäåëåííîé êîíöåíòðàöèè ñòàáèëèçàòîðîâ èëè ïðîäóêòîâ ðàñùåïëåíèÿ. Íî íà ïðàêòèêå äîñòèãíóòü åå â ñîâåðøåíñòâå ïðàêòè÷åñêè íåâîçìîæíî. Âåäü ñ îäíîé ñòîðîíû îíà çàâèñèò îò ðàçíîîáðàçíûõ òðåáîâàíèé, à ñ äðóãîé ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíûì ñâîéñòâîì. Ïîòîìó õèìè÷åñêèé àíàëèç ìàòåðèàëîâ íóæåí äëÿ îïðåäåëåíèÿ äîáàâêè íóæíîãî êîëè÷åñòâà ñòàáèëèçèðóþùèõ ïðîäóêòîâ è ñîñòàâà ñàìîãî âåùåñòâà.
Ýòîò ìåòîä îñíîâûâàåòñÿ íà ðàçëè÷íûõ ðåàêöèÿõ, êîòîðûå ïîçâîëÿþò íàèáîëåå òî÷íî îïðåäåëèòü âåñü õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ìàòåðèàëà.
Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ
Îòìåòèì, ÷òî èìåííî âî âðåìÿ ïðîâåäåíèÿ ðÿäà àíàëèçîâ âàæíî ñóìåòü íå òîëüêî âûÿâèòü âõîäÿùèå ýëåìåíòû, íî èõ êîëè÷åñòâî è ïðîïîðöèè. À äëÿ ýòîãî íóæíî îïðåäåëèòü õèìè÷åñêèå è ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïðåäìåòîâ èññëåäîâàíèÿ.
Îñíîâíûå õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ:
- ñïîñîáíîñòü âñòóïàòü â ðåàêöèþ ñ ëåòó÷èìè âåùåñòâàìè è êèñëîðîäîì;
- êèñëîòîñòîéêîñòü;
- ùåëî÷åñòîéêîñòü.
Ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ õàðàêòåðèçóþò ñïîñîáíîñòü âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ íèìè èëè ïðîòèâîäåéñòâîâàòü ðàçðóøèòåëüíûì ñâîéñòâàì ýòèõ ðàñòâîðîâ.
Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ:
- öâåò è ïëîòíîñòü;
- òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé ìàòåðèàë ïëàâèòñÿ è ðàñïàäàåòñÿ;
- òåïëîïðîâîäíîñòü è ýëåêòðîïðîâîäèìîñòü ìàòåðèàëà;
- ìàãíèòíûå ñâîéñòâà è óñòîé÷èâîñòü ê êîððîçèè, åñëè ïðèñóòñòâóþò ìåòàëëû.
Õèìè÷åñêèå ìàòåðèàëû â ðàìêàõ îäíîèìåííîé âûñòàâêè «Ýêñïîöåíòðà»
Âñå ýòè ñâîéñòâà â ïîëíîé ìåðå îáÿçàòåëüíî ó÷èòûâàþòñÿ ïðè èçãîòîâëåíèè ðàçëè÷íûõ ïðîäóêòîâ è èçäåëèé. Îñîáåííî ýòî îòíîñèòñÿ ê äåòàëÿì, êîòîðûå áóäóò èñïîëüçîâàòüñÿ â àãðåññèâíûõ ñðåäàõ. È åæåãîäíàÿ òåìàòè÷åñêàÿ ýêñïîçèöèÿ «Õèìèÿ» øèðîêî íàïðàâëåíà íà îáìåí îïûòîì äëÿ äàëüíåéøåãî óëó÷øåíèÿ òåõíîëîãèé è ìåòîäèê èçãîòîâëåíèÿ â ñâîåé îáëàñòè.
Íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ ëåò èìåííî â ïàâèëüîíàõ Öåíòðàëüíîãî âûñòàâî÷íîãî êîìïëåêñà «Ýêñïîöåíòð» ïðîâîäèòñÿ èíòåðíàöèîíàëüíàÿ ýêñïîçèöèÿ «Õèìèÿ», êîòîðàÿ íàïðàâëåíà íà ìàêñèìàëüíîå ðàçâèòèå äàííîé èíäóñòðèè.
Îòäåëüíûì ïðåäìåòîì ðàññìîòðåíèÿ ýòîãî âûñòàâî÷íîãî ôîðóìà ÿâëÿþòñÿ õèìè÷åñêèå ìàòåðèàëû è âåùåñòâà.
Ïðîèçâîäèòåëè õèìè÷åñêèõ ðåàêòèâîâ
Áî÷êîâûå è ïîãðóæíûå õèìè÷åñêèå íàñîñû
Âåðòèêàëüíûå è ãîðèçîíòàëüíûå õèìè÷åñêèå íàñîñû
Источник
Каждый предмет, окружающий человека, изготовлен из определенного сырья. В его качестве выступают различные материалы. Для того чтобы эффективнее их использовать, прежде всего следует тщательно исследовать присущие им свойства и характеристики.
Виды свойств
В настоящее время исследователи определили три основных вида свойств материалов:
- физические;
- химические;
- механические.
Каждое из них описывает определенные характеристики того или иного материала. В свою очередь они могут комбинироваться, например, физические и химические свойства материалов объединяются в физико-химические.
Физические свойства
Физические свойства материалов дают характеристику их строения, а также отношения к любого рода процессам (физического характера), которые исходят из внешней среды. Эти свойства могут быть:
- Удельными характеристиками строения и структурными характеристиками – истинная, средняя и насыпная плотности; закрытая, открытая или общая плотности.
- Гидрофизическими (ответная реакция на воздействие воды либо мороза) – водопоглощением, влагоотдачей, влажностью, морозостойкостью.
- Теплофизическими (свойства возникающие под воздействием тепла либо холода) – теплопроводностью, теплоемкостью, огнеупорностью, огнестойкостью и др.
Все они относятся к основным физическим свойствам материалов и веществ.
Удельные характеристики
Истинной плотностью называется физическое свойство материалов, которое выражается отношением массы вещества к его объему. При этом исследуемый объект должен пребывать в абсолютной плотности, то есть без пустот и пор. Средней плотностью называют физическую величину, которая определяется отношением массы вещества к объему, занимаемому им в пространстве. При расчете этого свойства объем объекта включает в себя все внутренние и внешние поры и пустоты.
Сыпучим веществам характерно такое физическое свойство материалов, как насыпная плотность. Объем такого объекта исследования включает в себя не только пористость материала, но и образовавшиеся между элементами вещества пустоты.
Пористость материала – это величина, которая выражает степень заполненности общего объема вещества порами.
Гидрофизические свойства
Последствия воздействия на материал воды или морозов во многом зависят от степени его плотности и пористости, которые влияют на уровень водопоглощения, водопроницаемости, морозостойкости, теплопроводности и др.
Водопоглощением называется способность вещества впитывать и удерживать в себе влагу. Высокий уровень пористости при этом играет важную роль.
Влагоотдача является свойством, противоположным водопоглощению, то есть характеризует материал со стороны отдачи влаги в окружающую его среду. Эта величина играет важную роль в обработке некоторых веществ, например, строительных, которые в процессе возведения имеют высокую влажность. Благодаря влагоотдаче они высыхают до тех пор, пока их влажность не сравняется с окружающей средой.
Гигроскопичность – это свойство предусматривающее поглощение объектом водяных паров извне. Например, древесина способна поглощать много влаги, в результате чего растет ее масса, снижается уровень прочности и меняется размер.
Усушка или усадка – это гидрофизическое свойство материалов, которое предусматривает уменьшение его объемов и размера в процессе высыхания.
Водостойкостью называется способность вещества сохранять свою прочность в результате увлажнения.
Морозостойкостью является способность материала, насыщенного водой, многократно выдерживать заморозку и оттаивание без снижения уровня прочности и разрушения.
Теплофизические свойства
Как упомянуто выше, такие свойства описывают последствия воздействий тепла или холода на вещества и материалы.
Теплопроводностью называется способность объекта передавать тепло от поверхности к поверхности через свою толщу.
Теплоемкость – свойство вещества, предусматривающее поглощение определенного количества тепла при нагревании и выделение того же количества тепла при охлаждении.
Огнестойкостью называется физическое свойство материала, которое описывает его способность противостоять действию высокой температуры и жидкости при пожаре. В соответствии с уровнем огнестойкости материалы и вещества могут быть несгораемыми, трудносгораемыми и сгораемыми.
Огнеупорность – это способность объекта выдерживать длительные воздействия высокими температурами без последующего расплавления и деформации. В зависимости от уровня огнеупорности вещества могут быть огнеупорными, тугоплавкими и легкоплавкими.
Паро- и газопроницаемостью называется физическое свойство материалов пропускать через себя под давлением воздушные газы либо водяной пар.
Химические свойства
Химическим называются свойства, которые описывают способность материалов реагировать на воздействия окружающей среды, ведущие к изменениям в их химической структуре. Кроме того, к таким свойствам относятся и характеризующие вещества со стороны их влияния на структуры других объектов. С точки зрения химических свойств материалы описываются уровнем растворимости, кислото- и щелочестойкостью, газоустойчивостью и антикоррозийностью.
Растворимостью обозначается способность вещества к растворению в воде, бензине, масле, скипидаре и других растворителях.
Кислотостойкость показывает уровень стойкости материала к воздействию минеральных и органических кислот.
Щелочестойкость учитывается при технологических обработках веществ, так как помогает распознать их природу.
Газостойкостью характеризуют способность объекта противостоять взаимодействию с газами, которые входят в состав атмосферы.
С помощью показателя антикоррозийности можно узнать, насколько вещество поддается разрушению коррозией, возникающей в результате воздействия на него внешней среды.
Механические свойства
Механическими свойствами называются реакции материалов на приложенные к ним механические нагрузки.
Физические и механические свойства материалов часто пересекаются, однако существует ряд исключительно механических показателей. Со стороны механики вещества характеризуются упругостью, прочностью, твердостью, пластичностью, усталостью, хрупкостью и др.
Упругостью является способность тел (твердых) к сопротивлению воздействиям, направленным на изменение их объема либо формы. Объект с высокой величиной упругости устойчив к механическим напряжениям и способен самостоятельно восстанавливаться, возвращаясь в исходное состояние после прекращения воздействия.
Прочность показывает, насколько материал устойчив к разрушению. Его максимальный показатель для определенного объекта называется пределом прочности. Пластичность также относится к прочностным показателям. Она является свойством (характерным для твердых тел) бесповоротно изменять свой внешний вид (деформироваться) под влиянием сил, исходящих извне.
Усталостью называется накопительные процесс, при котором в результате повторяющихся механических воздействий растет уровень внутреннего напряжения материала. Этот уровень будет увеличиваться до тех пор, пока не пересечет предел упругости, в результате чего материал начнет разрушаться.
Одним из самых распространенных свойств является твердость. Она представляет собой уровень сопротивления объекта вдавливанию.
Методика определения физических свойств
Для того чтобы узнать определенные физические свойства материала, используются различные способы, каждый из которых направлен на исследование какого-то определенного показателя.
Для того чтобы определить плотность образца материала, зачастую пользуются методом гидростатического взвешивания. Он предусматривает измерение объема вещества по массе вытесняемой им жидкости. Истинную плотность рассчитывают математическим путем, разделив массу объекта на его абсолютный объем.
Эксперимент по определению величины водопоглощения производится в несколько этапов. Прежде всего образец материала взвешивается, производится измерение его размеров и вычисляется объем. После этого он погружается в воду на 48 часов для насыщения жидкостью. Спустя 2 дня образец достают из воды и немедленно взвешивают, после чего математическим путем вычисляется водопоглощение материала.
Большинство методов определения физических свойств материалов на практике сводятся к использованию специальных формул.
Определение химических свойств
Все основные химические свойства веществ определяются путем создания условий для взаимодействия объекта исследования с различными реагентами. Для определения растворимости используется вода, масло, бензин и другие растворители. Уровень окисления и подверженности образованию коррозии определяется с помощью различных окислителей, которые способствуют общим, петтинговым и межкристаллитным реакциям.
Определение механических характеристик
Механические свойства веществ в значительной степени зависят от их структуры, сил, которые к ним прикладываются, температуры и внешнего давления. Практически все механические характеристики материалов устанавливаются в процессе лабораторных испытаний. Самыми простыми из них являются растяжение, сжатие, кручение, нагружение и изгиб. Так, например, предел прочности материала при изгибе и сжатии определяется при помощи гидравлического пресса.
Кроме того, при определении механических свойств также используют специальные формулы, которые зачастую основываются на массе объекта и его объеме.
Источник