CARACTERISTICI GENERALE ALE MATERIALELOR

CARACTERISTICI GENERALE ALE MATERIALELOR

1. CARACTERISTICI  FIZICE sI MECANICE

1.1. DENSITATEA MATERIALELOR

            Densitatea unui material - raportul dintre masa si volumul lui. Densitatea se poate exprima în mai multe feluri, si anume :

• Densitatea ρ ( denumita densitate reala )
• Densitatea aparenta ρ_a
• Densitatea în gramada ρ _g
• Densitatea în stiva ρ_s

Densitatea materialelor se masoara în SI, î 10510j95k n Kg / m³, iar greutatea specifica în kgf / m³.

Densitatea ρ se defineste prin raportul  , iar greutatea specifica prin:

Densitatea aparenta ρ_a reprezinta raportul dintre masa m a unui material poros si volumul sau aparent V_a, adica :

Masa materialului se determina prin cântarire, iar volumul aparent, dupa diferite metode în functie de forma materialului prin :

-                           masurarea directa a dimensiunilor probei pentru materialele cu o forma geometrica regulata;

-                           masurarea volumului de apa dislocuit pentru materialele de forma geometrica neregulata;

-                           metoda utilizata pe santier

Densitatea în gramada ρ _g se refera la materialele alcatuite din granule, între care exista goluri (ciment, nisip, pietris etc. ). Densitatea în gramada ( sau în vrac ) reprezinta raportul dintre masa m a materialului granular si volumul sau în gramada V_g, care cuprinde volumul solid al materialului, porii granulelor si golurile dintre granule : .

Valoarea V_g este în functie de gradul de îndesare al materialului, astfel ca densitatea în gramada se determina fie în stare afânata ρ_ga, fie în stare îndesata ρ_gî.

Densitatea în stiva ρ_s se determina la materialele care se pot aseza în stiva ( caramizi, lemne etc. ) si se calculeaza cu relatia : , unde masa m se determina prin cântarire, iar volumul stivei V_s, prin calcul, cunoscând dimensiunile ei.

1.2. COMPACTITATEA

            Compactitatea C a unui material reprezinta raportul dintre volumul fayei solid V si volumul sau aparent V_a, adica : , iar în functie de densitati, avem :

            Compactitatea reprezinta gradul de umplere al volumului materialului cu substanta solida.

            Volumul aparent al unui corp este compus din volumul de material solid V si volumul tuturor porilor V_p, adica : V_a = V + V_p, rezulta ca V_a ≥ V si deci C ≤ 1. Valorile limita se refera la materiale lipsite de pori ca sticla, otelul s.a. la care compactitatea este maxima : C = 1.

            Compactitatea se exprima, în procente si reprezinta o caracteristica importanta de care depind alte proprietati ale materialelor : rezistentele mecanice, permeabilitatea, rezistenta la înghet - dezghet etc.

1.3. POROZITATEA

            Porozitatea caracterizeaza gradul de neumplere al volumului unui material cu substanta solida. În functie de natura porilor se deosebesc doua tipuri de porozitati : totala si aparenta               ( deschisa ).

            Porozitatea totala se defineste ca raportul dintre volumul total al porilor închisi si deschisi V_p si volumul aparent al materialului V_a, adica :

            Porozitatea si compactitatea sunt complementare. Porozitatea se exprima în mod obisnuit în procente:

            Porozitatea aparenta ( deschisa ) reprezinta totalitatea porilor deschisi ( comunicanti cu exteriorul ) care se gasesc în unitatea de volum ( sau masa ) de material. Aceasta porozitate se determina numai pe cale experimentala. Daca se noteaza cu m_as masa probei în stare uscata, cu V_a volumul aparent si cu m_s masa în stare saturata cu apa, atunci volumul de pori deschisi din proba respectiva este:       

                        Porozitatea aparenta, exprimata functie de volum p_av sau de masa p_am, este:

                  %                 

            Volumul de goluri V_gol, caracteristic materialelor granulare, reprezinta totalitatea spatiilor libere ce se gasesc în unitatea de volum între granulele unui material. Exprimarea volumului de goluri se poate face astfel:

                                               %

1.4. COMPORTAREA MATERIALELOR LA ACŢIUNEA APEI

            Apa are o actiune complexa asupra proprietatilor fizico-mecanice si chimice ale materialelor. Aprecierea cantitativa a actiunii apei asupra materialelor se face prin determinarea unor caracteristici fizice si mecanice: absorbtia de apa, permeabilitatea si rezistenta la înghet - dezghet.

Absorbtia de apa - este proprietatea unui material de a absorbi si a retine apa în porii si capilarele sale. Absorbtia se determina experimental prin saturarea cu apa a unei probe de material uscat ( la 105.110 ⁰C ) de volum V_a si masa ( racita ) m_us. Proba saturata se cântareste m_sa, absorbtia de apa calculându-se fie raportata la masa a_m , fie raportata la volum a_v:

            %                       %

Absorbtia de apa variaza în limite foarte largi la materialele de constructii: de la valori neânsemnate pâna la 300 % pentru materialele poroase.

Permeabilitatea corpurilor solide este proprietatea lor de a lasa sa treaca un volum oarecare de apa ( lichid ), aer sau vapori în anumite conditii date.

Permeabilitatea la apa se apreciaza dupa indicele de permeabilitate care reprezinta cantitatea de apa, în litri, ce trece printr-un metru patrat de suprafata, pe o grosime de un metru, timp de o ora, la presiune si temperatura constante. Permeabilitatea la lichide a materialelor depinde de porozitate, de marimea si orientarea porilor, de vâscozitatea mediului lichid etc.

Rezistenta la înghet - dezghet sau rezistenta la gelivitate este caracteristica materialelor de a rezista la actiunea alternanta a temperaturilor pozitive si negative, când sunt îmbibate cu apa.

Rezistenta la gelivitate se determina în laboratoare prin supunerea epruvetelor, saturate cu apa, la numarul de cicluri înghet-dezghet repetat stabilit prin normative, în functie de conditiile climatice si de conditiile de utilizare ale materialului ( 10..200 cicluri ).

1.5. COMPORTAREA MATERIALELOR LA ACŢIUNEA CĂLDURII

            Dilatarea corpurilor. La modificarea temperaturii corpurile sufera variatii ale dimensiunilor lor, denumite deformatii datorita variatiilor  de temperatura. La corpurile sub forma de bara, deformatiile se pun în evidenta prin coeficientul de dilatare liniara α. Daca se considera o bara de lungime l₀, la temperatura de 0⁰C, atunci la cresterea cu 1⁰C a temperaturii, lungimea totala a barei va deveni l₀ + Δl₀, ceea ce înseamna ca unitatea de lungime a crescut cu: .