|
|
Основные структурные характеристики
материала, во многом определяющие его технические свойства,— это плотность
и пористость. Плотность — физическая величина, определяемая массой
вещества (или материала) в единице объема.
В зависимости от того, берется ли в расчет объем только
самого вещества, из которого состоит материал, или весь объем материала с
порами и пустотами, различают истинную и среднюю плотность.
Значения истинной плотности вещества зависят в основном от
его химического состава, и у материалов с близким химическим составом о 11 и
различаются незначительно.
У каменных материалов как природных (песок; гранит,
известняк), так и искусственных (кирпич, бетон, стекло), состоящих в основном
из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность колеблется в
пределах 2500...3000 кг/м3.
Истинная плотность органических материалов, состоящих в
основном из углерода, водорода и кислорода (битум, полимеры, масла),
составляет 800... 1200 кг/м3. Относительно высокая истинная плотность у
древесины — около 1500 кг/м3.
Большие различия в истинной плотности наблюдаются лишь у
металлов (кг/м3): алюминий — 2700, сталь— 7850, свинец — 11 300. ^Плотность
воды — 1000 кг/м3.
Средняя плотность материала рп1 (кг/м3) (далее мы будем
называть ее просто плотностью) — физическая величина, определяемая отношением
массы т (кг) материала ко всему занимаемому им объему VecT (м3), включая
имеющиеся в нем поры и пустоты
Следовательно, плотность материала меняется в зависимости
от его структуры. Поэтому искусственные материалы (бетоны, керамику и т. п.)
можно получать с заданной (требуемой) плотностью. Например, меняя пористость
бетона, можно получить как тяжелый бетон плотностью до 2500 кг/м3, так и
особо легкий — плотностью менее 500 кг/м3.
Пористость материала характеризуют не только с
количественной стороны, но и по характеру пор: замкнутые и открытые, мелкие
(размером в сотые и тысячные доли миллиметра) и крупные (от десятых долей
миллиметра до 2...5 мм). Характер пор важен, например, при оценке способности
материала поглощать воду. Так, полистирольный пенопласт, пористость которого
достигает 98 %, имеет замкнутые поры и практически не поглощает воду. В то же
время керамический кирпич, имеющий пористость в три раза меньшую (около 30
%), благодаря открытому характеру пор (большинство пор представляет собой
сообщающиеся капилляры) активно поглощает воду.
Пористость является основной структурной характеристикой,
определяющей такие свойства материала, как водопоглощение, теплопроводность,
акустические свойства, морозостойкость, прочность и др.
|