К основным относятся такие физико-механические и химические свойства строительных материалов, которые имеют существенное значение при использовании в строительстве ив дальнейшей эксплуатации возведенных зданий и сооружений. Физико-механические свойства характеризуют вещество и структуру материала, а также его способность реагировать на внешние воздействия, не вызывающие изменения химического состава и структуры материала.
Из различных физико-механических свойств здесь рассматриваются: удельный и объемный веса, плотность, пористость, водопоглощение, влагоотдача, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость, вязкость, теплопроводность, теплоемкость, звукопроводность, прочность, упругость, пластичность, хрупкость, твердость, морозостойкость, огнестойкость, огнеупорность.
Удельный в е с. характеризует вес единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор) и обозначается греческой буквой у (гамма).
Измеряется удельный вес в г/см3. Иногда удельный вес выражают отвлеченной величиной путем сравнения его с удельным весом воды, принимаемым за единицу.
Удельный вес строительных материалов не имеет самостоятельного существенного значения, так как большинство их применяется не в абсолютно плотном состоянии. Исключение составляют металлы, стекло, некоторые виды пластмасс, битум и др. Удельным весом пользуются при вычислении плотности и пористости материалов.
Удельный вес различных материалов колеблется в значительных пределах.
Для каменных материалов он колеблется в пределах 2,2-3,3 г/см3, — для органических 0,9-1,6 г/ж3, для чугуна и стали 7,25-7,85 г/см3. Удельный вес большинства строительных материалов, исключая древесину, олифу и некоторые пластмассы, больше единицы.
Объемный вес характеризует вес единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами и пустотами) и обозначается как у0. Для определения объемного веса образец материала взвешивают и вес его делят на объем образца.
Вес образца чаще всего выражают в кг, а объем в ж3 и тогда размерность объемного веса будет кг/м3. Для сыпучих (рыхлых) материалов — песка, щебня, цемента, извести-кипелки, пушонки и др., определяют насыпной объемный вес. Его принимают равным отношению веса материала, насыпанного в мерный сосуд, к объему этого материала.
Насыпной объемный вес также обычно измеряют в кг/м3. Объемный вес большинства строительных материалов меньше удельного, так как, кроме металла, стекла, некоторых пластмасс, битума, жидкостей и др., большинство строительных материалов имеет поры и пустоты. Так, например, объемный вес кирпича в среднем составляет 1700 кг/ж3 (1,7 г/сж3),-а удельный вес — около 2,5 г/см3. Объемный вес различных материалов колеблется еще в более значительных пределах, чем удельный вес. Для наиболее легких теплоизоляционных материалов из пластических масс он составляет 15 кг/ж3, а для стали — 7850 кг/м3. С изменением влажности материала меняется и его объемный вес, а потому на практике объемный вес материалов определяют обычно в воздушно-сухом состоянии, т. е. когда его влажность близка к влажности окружающего воздуха.
По величине пор материалы подразделяют на мелкопористые (размеры пор составляют сотые и тысячные доли миллиметра) и крупнопористые (размеры пор более десятых долей миллиметра).
Мелкопористыми являются затвердевшие строительные растворы, керамические плитки и др., крупнопористыми — ячеистые бетоны, ряд легких синтетических материалов. Пористость строительных материалов колеблется в очень широких пределах от 0 (для металлов, стекла и др.) до 90% (легких синтетических материалов).
Пористость, а также и плотность материалов имеют большое значение, так как от них зависят прочность, водопоглощение, водопроницаемость, теплопроводность, морозостойкость, звукопроницаемость и другие свойства. Водопоглощение характеризует способность материала впитывать в себя и удерживать воду.
Оно определяется разностью весов образца материала в насыщенном водой и абсолютно сухом состоянии, отнесенной к весу образца материала в сухом состоянии (весовое водопоглощение) или к объему образца (объемное водопоглощение).
Водопоглощение выражается в процентах. При насыщении образцов водой обычно не все труднодоступные и замкнутые поры заполняются водой, а потому объемное водопоглощение обычно бывает меньше, чем пористость материала.
Водопоглощение строительных материалов находится в больших пределах.
Весовое водопоглощение обычного глиняного кирпича составляет от 8 до 20%, тяжелого бетона около 3%, гранита 0,5-0,7%, некоторых гидроизоляционных материалов 0,1%. В результате насыщения водой свойства большинства материалов существенно изменяются, «а потому изменяются их эксплуатационные качества. Повышаются объемный вес, теплопроводность, звукопроводность, а для древесины и некоторых других материалов и объем.
Уменьшаются прочностные свойства материалов вследствие ослабления связей между их частицами, и морозостойкость, так как при замерзании в порах материала воды он разрушается.
Отношение прочности материала, насыщенного водой, к прочности сухого материала называется коэффициентом размягчения материала.
Этим коэффициентом характеризуется водостойкость материала, которая должна учитываться в тех случаях, когда конструкции здания в процессе эксплуатации находятся в условиях повышенной влажности или подвергаются действию воды.
Так, например, каменные материалы с коэффициентом размягчения меньше 0,75 применять в сырых местах и в воде нельзя.
При большем значении коэффициента размягчения материалы считаются водостойкими. Для необожженных глиняных материалов (глиняные штукатурные растворы) этот коэффициент равен 0 и такие материалы в воде распадаются на частицы.
У материалов, не изменяющих своей прочности от действия воды (стекла, стали, битума и др.), коэффициент размягчения равен 1.