خواص عمومی مصالح ساختمانی

خواص فیزیکی مصالح ساختمانی

خواص فیزیکی عمومی مصالح به چهار دسته زیر تقسیم میشوند. اطلاعات پایه ای مصالح شامل وزن، جرم مخصوص، تخلخل، سطح ویژه.

تأثیرات فیزیکی آب و رطوبت بر مصالح شامل قابلیت جذب آب، ضریب نرمی، مقاومت در برابر یخ زدگی، مقاومت آب و هوایی.

واکنش جسم در برابر تغییرات حرارتی و آتش شامل ضریب هدایت حرارت، سرتابی، متلاشی شدن انبساط و انقباض، غبارگیری سطح. تأثیرات متقابل فیزیکی نور، صوت، الکتریسیته با مصالح.

اطلاعات پایه ای مصالح ساختمانی

وزن: جرم تحت تأثیر نیروی گرانشی به مرکز زمین کشیده میشود. این نیروی کششی، وزن است. حاصلضرب جرم در شتاب گرانشی زمین (نیوتن)، وزن است.

جرم مخصوص: جرم ماده همگن در واحد حجم جسم را جرم مخصوص گویند.

جرم: اجزای تشکیل دهندهی یک جسم (Kg) را جرم گویند.

تخلخل (روزنه داری): نسبت حجم فضای خالی موجود در جسم به حجم کل جسم را تخلخل گویند.

خلل و فرج در مصالح: حفره های ریزی هستند که با آب و هوا پر میشوند.

فضا خالی: حفره های بین ذرات یا قطعات مصالح دانهای است.

هوای موجود در روزنه ها، باعث رسانایی بد در آنها و انتقال انرژی در آنها تنها توسط اسکلت مواد (کانی) است. با افزایش تخلخل، میزان جذب آب افزایش و در نتیجه مقاومت یخ زدگی کاهش مییابد.

سطح ویژه: سطح ذرات جسم در واحد حجم، یعنی هر چه دانه های جسم ریزتر، سطح ویژه بیشتری دارد.

تأثیرات فیزیکی آب و رطوبت بر مصالح

قابلیت جذب آب: خصوصیتی که موجب جذب بخار آب از هوا میشود. به دمای هوا، رطوبت نسبی، نوع خلل، فرج، تعداد، ابعاد آنها و طبیعت ماده بستگی دارد. با جذب آب قابلیت هدایت انرژی اجسام افزایش و مقاومت فشاری کاهش مییابد. این پدیده در خاک رس و چوب با آماسیدگی تورم همراه است.

ضریب نرمی (سستی): نسبت مقاومت فشاری جسم در حالت اشباع به مقاومت آن در حالت خشک را ضریب نرمی میگویند. در حالت اشباع، کاهش مقاومت در خاک رس ۱۰۰ درصد و در شیشه و فولاد صفر است. از این رو ضریب نرمی شیشه و فولاد یک و ضریب نرمی خاک رس صفر است.

مقاومت در برابر یخ زدگی: توانایی مصالح اشباع شده از آب برای تحمل مکرر یخ زدگی را مقاومت در برابر یخ زدگی گویند. (قابلیت مواد در برابر یخ زدگی متناوب).

مقاومت آب و هوایی یا شرایط محیطی یا هوازدگی: مقاومت در برابر تغییرات مداوم جوی. سرما، گرما، رطوبت و چرخه های متوالی تر و خشک شدن در مدت زمان نسبتا طولانی، بدون تحمل تغییر شکلهای قابل ملاحظه و یا از دست دادن مقاومت مکانیکی جسم را مقاومت آب و هوایی گویند.

تغییرات مداوم جوی باعث ایجاد انسباط و انقباض شده و در نتیجه باعث سستی و متلاشی شدن مصالح میگردد. (به خصوص در مصالح از کانیها با ضریب حرارتی متفاوت).

دما و رطوبت از عوامل هوازدگی هستند. در مناطق برخوردار از درجه حرارت و رطوبتی بالا باید از مصالح با مقاومت آب و هوایی بالا استفاده کرد.

واکنش جسم در برابر تغییرات حرارتی و آتش

ضریب هدایت حرارت: مقدار توان حرارتی از دست رفته برحسب وات در یک ساعت از نمونه ای به سطح ۱۲m و ضخامت ۱m است. زمانی که اختلاف دمای مؤثر آن در دو طرف سطوح موازی ۱۰°C باشد.

این ضریب به طبیعت و ساختار، شکل حفره ها، رطوبت، درجه حرارتی که در آن انتقال صورت میگیرد و ضخامت بستگی دارد.

سرتابی: خصوصیتی از مصالح که بیانگر توانایی تحمل در برابر حرارت بسیار زیاد در مدت زمان طولانی بدون ذوب یا تغییر شکل آن می باشد را سرتابی گویند. براساس این ویژگی به سه دسته: ناگداز، دیرگداز و گدازا تقسیم میشود.

• ناگداز: مصالح با تحمل دمای ۱۵۸۰ در مدت طولانی.

• گدازا: مصالح با تحمل دمای کمتر از ۱۳۸۰ در مدت طولانی.

• دیرگداز: مصالح با تحمل دمای بین ۱۳۸۰ – ۱۵۸۰ در مدت طولانی.

متلاشی شدن، توانایی تحمل جسم در برابر دوره های مشخصی از تغییرات بسیار شدید حرارتی بدون صدمه دیدن. که به میزان یکنواختی و ضریب انبساط طولی بستگی دارد. را متلاشی شدن مینامند.

انبساط و انقباض: تعیین افزایش و کاهش ابعاد در اثر گرما و سرما در مصالح گوناگون را انبساط انقباض گویند. در موارد استفاده از مصالح با ضریب انبساط و انقباض متفاوت، درز انبساط به کار برده میشود.

غبارگیری سطحی: غبار موجود در هوا، در مکانی که تلفات حرارتی بیشتر جذب میشوند و در بخش سردتر، رسوب میکند را غبارگیری سطحی میگویند.

تأثیرات متقابل فیزیکی نور، صوت، الکتریسیته بر مصالح

عبور نور در مصالح: عبور نور در مصالح به رنگ، بافت و شکل جسم بستگی دارد. بر حسب نور گذرانی به شفاف، مات و کدر تقسیم میشود.

صوت: برای انتقال صوت سه واکنش در ساختمان انجام میگیرد.

الف. امواج صوت با فشار پس از برخورد به دیوار، کف و سقف به داخل منعکس میگردند.

ب. قسمتی از صوت توسط نازک کاری و سطوح جذب میشود. در نتیجه میزان صوت منعکس کاهش مییابد.

ج. صوت با برخورد به دیوار، کف و سقف و ارتعاش هماهنگ آنها به اتاقهای مجاور منتقل میشود.

صدا: صدا، لرزه، موج یا نوسان مکانیکی است. که در یک جابه جا کننده برجهنده پخش شده و به صورتهای زیر میباشد.

الف. صدای هوایی از یک منبع صوت ایجاد و در هوا پخش شده و از راه بازشوها و یا توسط ارتعاش دیوار یا سقف به فضا وارد میشود.

ب. صدای کوبه ای (ضربه ای): مستقیما از راه لرزاندن مصالح سخت به اتاقها راه مییابند.

خواص شیمیایی مصالح ساختمانی

این خواص در واقع توانایی مصالح در برابر اثر اسیدها، بازها، محلولهای نمکی و گازها میباشد. که به ساختار، ترکیبات اولیه، واکنش پذیری و نحوه زوال تحت تأثیر شرایط مختلف بستگی دارد. خواص شیمیایی مصالح عبارتند از: دوام، قابلیت انحلال، تبلور، خوردگی، سخت شدن، حل شدن و امولسیون.

دوام: مقاومت در برابر تهاجم عوامل مختلف جوی و سایر عوامل محیطی، تغییر درجه حرارت، رطوبت، گازهای موجود در هوا، نمکهای حل شده در آب، یخبندان و ذوب شدن را دوام گویند.

قابلیت انحلال: این ویژگی، تشکیل یک سیستم همگن از اندر کنش یک یا چند ماده با یک محلول آبی و یا غیر آبی است، به قسمی که محلول نهایی همان ترکیبات شیمیایی و مشخصه فیزیکی هریک از مواد اصلی را داشته باشد.
تبلور: تمایل یک ماده برای تشکیل بلور که در روند گذار آن ماده، از سیال به جامد روی میدهد تبلور نام دارد.

خوردگی: خوردگی، تباهی و خرابی مصالح با کاهش خاصیتهای آن در اثر واکنش با محیط است. این پدیده میتواند بر مقاومت در برابر فرسایش و خوردگی تأثیر بگذارد.

سخت شدن: یک فرایند فیزیکی شیمیایی است. که طی آن مصالح برخی از ویژگیهای جدید را به دست می آورند. میتوانند در برابر بارهای مختلف و محیطهای خورنده، پایداری بهتر و بیشتری داشته باشند.
محلول: جسم آبگونی که تک ملکولهای جسم دیگر در آن شناورند را محلول گویند.

امولسیون: جسم أبگونی که جسم دیگر به شکل مولکولهای گروهی در آن شناورند را امولسیون گویند.

خواص مکانیکی مصالح ساختمانی

تحمل و پایداری اجسام در مقابل عوامل و نیروهای خارجی ناشی از وارد آمدن نیرو (کشش، فشار، برش، خمش و پیچش)، خزش، سایش، خستگی و سختی را ویژگی مکانیکی مصالح گویند.

تنش: به مقاومت داخلی ایجاد شده در اثر نیروهای خارجی(stress) گویند.

سختی: مقاومت مصالح در برابر خراشیده شدن را سختی گویند.

برای سنجش سختی کانیها، ده کانی را مبنای سختی انتخاب کرده اند. که کمترین تالک با سختی یک و بیشترین الماس با سختی ده است. مقیاس سختی موس است.

مصالح متنوعی در ساختمان سازی مورد استفاده قرار میگیرند. سنگ، مصالح بنایی، چوب، آهن، آلومینیوم، بتن مسلح، بتن پیش تنیده و پلاستیکها. تمامی این مصالح از یک خصوصیت اساسی مشترک برخوردارند. آن تحمل بارهای مختلف میباشد.
تحت تاثیر بارهای وارد بر سازه، اعم از بارهای دائمی، متناوب و بارهایی که در زمان بسیار کوتاه وارد میشوند. تغییر شکل سازه.

الف. نباید به طور نامحدود افزایش یابد. ب. باید پس از حذف بارگذاری از بین برود.

دو ویژگی اساسی مورد نیاز برای مصالح ساختمانی عبارتند از: استحکام و سختی، به دلیل آنکه سازه وظیفه انتقال نیروها را بر عهده دارد. باید به حد کافی مقاوم باشد. به دلیل اینکه انتظار میرود سازه فرم کلی خود را حفظ کند. باید به اندازه کافی هم سخت باشد.

رفتار ارتجاعی و غیرارتجاعی (الاستیک و پلاستیک)

ماده ای که پس از حذف بارها سریعا به حالت اولیه باز میگردد. دارای رفتار ارتجاعی (الاستیک) است. تمامی مصالح ساختمانی در محدوده ای خاص، ارتجاعی عمل میکنند. از طرف دیگر هیچ ماده ساختمانی به طور کامل ارتجاعی نیست.

بنابراین میزان بار باید تا حدی که تغییر شکل قابل ملاحظه ای ایجاد نکند محدود شود. از این رو مصالح ساختمانی معمولا در محدوده رفتار ارتجاعی تحت تاثیر نیرو قرار میگیرند.

اغلب مصالح ساختمانی نه تنها خاصیت ارتجاعی دارند. بلکه در محدوده هایی دارای رفتار ارتجاعی خطی هستند. یعنی تغییر شکل آنها متناسب با بار وارده بر آنها میباشد.

در حالت کلی بیشتر مصالح ساختمانی منحصرا در محدوده رفتار ارتجاعی خطی خود مورد استفاده قرار میگیرد.

مصالحی که پس از حذف باره تغییر شکل دائمی از خود نشان میدهند. دارای رفتار غیرارتجاعی یا پلاستیک هستند. تمام مصالح ساختمانی بعد از حالت ارتجاعی خود دارای رفتار غیرارتجاعی میباشند.

باری که در اثر آن رفتار ارتجاعی (پلاستیک) ماده آغاز میگردد. حد جاری شدن با نقطه جاری شدن نامیده میشود. پس از عبور از نقطه جاری شدن. (حد جاری) افزایش تغییر شکل سریع تر از افزایش بار است.

سرانجام حتی اگر بار وجود نداشته باشد. تغیر شکل همچنان افزایش خواهد یافت. در نتیجه جاری شدن تحت بار ثابت مهم ترین علامت و اخطار برای آغاز فرو ریختن است.