Свойства дорожных материалов

Дорожно-строительные материалы в период эксплуатации в сооружении (дорожная одежда, мосты и др.) подвергают­ся воздействию внешних механических сил и физико-химических факторов окру­жающей среды.
Содержание статьи:

◊ Свойства дорожных материалов

◊ Основные свойства дорожно-строительных материалов

◊ Эксплуатационные свойства материалов

◊ Взаимосвязь состава свойств и структуры материалов

◊  Микроструктура веществ

◊ Основные технологические принципы получения материалов

◊ Оценка качества строительных материалов

К внешним механичес­ким вrодействиям относят ударные и стати­ческие нагрузки от транспортных средств, массы элементов конструкций, меха­нической работы- воды, льда, ветра. К фи­зико-химическим факторам относят коле­бания температуры воздуха, инсоляцию, атмосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды и др.

В зависимости от того, в каком элементе дорожной конструкции работают материалы, они по разному подвергаются воздействию внешних сил и физико­-химических процессов окружающей сре­ды. Внешние механические воздействия на материалы в дорожных конструкциях мо­гут значительно усиливаться под влияни­ем факторов среды.

Так, атмосферные воды, попадая в отдельные слои дорож­ной одежды, могут нарушать структур­ные связи в материале, растворять и вы­мывать некоторые вещества.  Минерализо­ванные воды постепенно разрушают такие материалы, как цементобетон.  Колебания температуры периодически изменяют внутренние напряжения в материалах, а также изменяют их состояние, что приво­дит к ослаблению структурных связей, появлению микротрещин, сдвигов под воздействием транспортных средств.

С те­чением времени под влиянием сложного комплекса механических, физических и химических факторов строительные мате­риалы в дорожных конструкциях посте­пенно разрушаются.
Интенсивность раз­рушения определяется особенностями внeшних воздействий, конструкцией до­рожной одежды и свойствами материа­лов ,а также объективными признаками,  про­являющимися при производстве, приме­нении и работе материалов в конструк­циях, Пригодность материалов для кон­кретных условий определяют по их свой­ствам.

Свойства материала -это показате­ли, с помощью которых можно оценить взаимодействие материала с окружающей средой, которое исключительно сложно и многообразно и включает в себя про­явление физических, механических и хи­мических законов. В соответствии с этим свойства материалов делят на физичес­кие, механические и химические.
Физические свойства характеризуют физическое состояние материала (фазовое состояние, плотность, структуру), а также определяют его отношение к физическим процессам окружающей среды. При этом физические процессы в материале не из­меняют строение его молекул.  Обычно к таким свойствам относят истинную и сред­нюю плотности, пористость, теплопровод­ность, теплоемкость, звукопроницаемость, влажность, водопроницаемость, водопогло­щение, усадку, огнеупорность, светостой­кость, электросопротивление и другие свойства.

Механические свойства -способность материала сопротивляться деформирова­нию и разрушению под действием напря­жений, возникающих в результате прило­жения внешних сил (прочность, упругость, вязкость, пластичность, хрупкость, релак­сация, ползучесть, твердость материалов и др.).
Химические свойства материала опре­деляют его способность вступать в хими­ческое взаимодействие с веществами сре­ды, в которой он находится, при этом появляются новые вещества. К химичес­ким свойствам можно отнести растворимасть и кристаллизацию, коррозионную стойкость, старение, атмосферостойкость, адгезию, горючесть, токсичность и др.

Свойства материалов не остаются стабильными, они изменяются под воз­действием физических, химических, меха­нических и физико-химических факторов. Например, прочность свежеуложенного ас­фальтобетон, при повышении темпера­туры до 50°С уменьшается примерно в 2 раза, а под влиянием инсоляции и воз­духа в нем происходят постепенно и бо­лее глубокие изменения, он стареет;

прочность некоторых песчаников и из­вестняков в водонасыщенном состоянии снижается до 25 … 50 %, а прочность древесины (сосны) при увлажнении до 20 % снижается в 1,5 раза по сравнению с воздушно-сухим состоянием и т. п.

Свойства материалов характеризуются количественными показателями, которые определяют в процессе лабораторных, по­левых и производственных испытаний. Обычно это условные величины, поскольку они зависят от методики испытания материалов.

Получаемый показатель свойств материала с помощью прибора (ма­шины) характеризует свойство элемента (образца) материала и во многих случаях отличается от истинного показателя. Не все показатели свойств строительных ма­териалов можно оценить в системе при­нятых единиц измерения физических вели­чин, в том числе и в Международной сис­теме единиц (СИ), следовательно, не всегда можно определить их размерность.

Строительные материалы выполняют следующие основные функции: обеспечи­вают изоляцию и создают благоприятные условия эксплуатации в построенных поме­щениях и сооружениях; воспринимают ме­ханические нагрузки от массы зданий и со­оружений, технологического оборудова­ния, в том числе движущихся транспорт­ных средств; повышают долговечность и эстетичность построенных зданий и сооружений.

Наряду с этим строительные материа­лы должны легко обрабатываться и обес­печивать высокое качество строящихся со­оружений, зданий в данных технологи­ческих условиях. Таким образом, опреде­ление изоляционных, конструктивных, эксплуатационных, декоративных и техно­логических свойств материалов позволяет наиболее полно определить эффективность их использования при строительстве задан­ных зданий и сооружений и, наоборот, при заданных материалах оптимизировать конструкцию и технологию строительства зданий и сооружений.

Это одна из главных задач инженерно-строительного искусства, решаемых инженером-строителем. В связи с изложенным выше, целесообразно на мой взгляд свойства строительных материалов разделить на изоляционные, конструктивные, эксплуа­тационные, декоративные и технологичес­кие, не умаляя при этом важности из­ложенного выше деления свойств ма­териалов на физические, механические и химические.

Изоляционные свойства.

Эти свойства материала определяются в основном пока­зателями физических свойств, плотности материала, а также водо-, газо-, тепло-, электро- и звукопроницаемостью и т. п. Истинная плотность — масса вещества материала в единице его объема. Истин­ная плотность большинства строительных материалов больше 1000 кг/м³ Средняя плотность -масса единицы объема материала в естественном состоя­нии (с порами и пустотами).  Средняя плотность строительных материалов мень­ше истинной плотности. Чем меньше по-ристость материала, тем меньше разни­ца между ег’о средней и истинной плот­ностью.

У рыхлых зернистых материалов раз­личают насыпную плотность — массу еди­ницы объема материала в рыхлом состоя­нии. Насыпная плотность характеризует, кроме пор в зернах материала, пустоты между зернами.

Со средней плотностью связаны фи­зические, механические и другие свойства. Чем больше объемная масса материала, тем меньше его пористость, он лучше проводит тепло, звук и т. д. Пористость характеризует количество пор и микротрещин в единице объема материала: V=(1-ρm/ρ)100,где ρm-средняя плотность,ρ-истинная плотность материала, кг/м³.