какие деформационные характеристики материалов вы знаете

Деформационные свойства

Деформацией называется свойство горных пород менять под нагрузкой форму сложения и объем. Она зависит от типа породы, от размеров нагрузки, от способов передачи нагрузки на породы. При применении внешнего усилия в породе возникает противодействующее внутреннее напряжение, его изучением занимается механика грунтов.

В условиях равновесия напряжения, возникающие в породе равны действию внешних усилий.

Каждую внешнюю силу, действующую на произвольно выбранную площадку или сечение внутри породы, можно разложить на две силы – нормальную к площадке и касательную к ней (рис.6.1). Эти две силы, отнесенные к единице площади, называют, соответственно, нормальным или сжимающим d_n и касательным или сдвигающим t напряжением.

Рис. 6.1. Схема распределения напряжений в данной точке О элементарной площадки АБ в любом сечении породы:

σ₀ – общее напряжение; σ_Н – нормальное напряжение; τ – касательное напряжение.

В каждой точки нагруженной породы можно выделить элементарный кубик, на взаимно перпендикулярные грани которого действуют нормальные напряжения. Эти нормальные напряжения называют главными напряжениями (σ₁, σ₂,_, σ₃).

При изучении внутренних напряжений пользуются в общем случае тремя схемами.

3. Трехосное или объемное (всестороннее) напряженное состояние, когда на породу действуют три главных напряжения. Такое напряженное состояние характерно для горных пород в естественных условиях залегания, а также при работе под сооружениями.

Рис. 6.2. Схемы напряженного состояния породы:

А- одноосное, Б- двухосное, В- трехосное.

Если внутренние силы породы равны напряжениям, вызванным внешними усилиями, то порода находится в предельном напряженном состоянии, предшествующим ее деформациям и разрушению.

Характер деформаций у пород с жесткими связями аналогичен характеру деформации твердых тел, которое описывается законом Гука:

Модуль упругости равен напряжению, вызвавшему деформацию, равную единице.

Модуль упругости – основная характеристика деформационных свойств всех твердых тел, у которых деформации носят упругий характер. Под упругими деформациями понимают обратимые деформации, т.е. такие деформации, которые исчезают после снятия нагрузки, вызвавшей их.

В горных породах строго упругих деформаций не наблюдается. Для них характерны еще и остаточные – пластические деформации, поэтому, деформационные свойства горных пород, кроме модуля упругости (модуль Юнга) Е и коэффициента Пуассона μ, характеризуются коэффициентом бокового давления z и модулем общей деформации Е₀.

Возьмем образец скальной породы высотой l₁ и передадим на этот образец сжимающее усилие σ (кг/см 2 ) – рис. 6.3. В результате сжатия высота образца уменьшается до l₂, а поперечные размеры увеличатся с d₁ до d₂. Разность l₁ – l₂=Δl называют абсолютной продольной деформацией, а d₂ – d₁ = Δ d – абсолютной поперечной деформацией.

Рис. 6.3. Схема деформации горной породы при одноосном сжатии.

— относительная продольная деформация;

— относительная поперечная деформация.

Отношение относительной поперечной к относительной продольной деформации называется коэффициентом Пуассона: .

Чем больше значение коэффициента Пуассона, тем более порода може деформироваться. В твердых породах он изменяется от 0.1 до 0.4.

Модуль общей упругости Е₀ характеризует деформации породы под нагрузкой – как упругие, так и остаточные деформации.

Исследования показали, что в породах с жесткими связями модуль упругости больше модуля общей деформации, причем Е₀ зависит от величины внешней нагрузки. Таким образом, для получения более достоверных данных его определение должно проводиться под нагрузками (нагрузками, рассчитанными под проектное сооружение).

Е₀ зависит от скорости приложения нагрузки. Различают статические и динамические определения показателей упругости пород.

Источник

§ 1. Деформативные свойства

Упругостью твердого тела называют его свойство самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее принято называть обратимой.

Пластичностью твердого тела называют его свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело не может самопроизвольно восстановить свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластической деформацией.

Пластическую, или остаточную, деформацию, не исчезающую после снятия нагрузки, называют необратимой.

Основными характеристиками деформативных свойств строительного материала являются: модуль упругости (Юнга), коэффициент Пуассона, модуль сдвига, объемный модуль упругости (модуль всестороннего сжатия), предельные деформации (растяжения, сжатия и др.), ползучесть. Другие характеристики могут определяться для специальных условий нагружения.

Рассмотрим связь строения и деформативных свойств материала.

Внешние силы, приложенные к телу, вызывают изменение межатомных расстояний, отчего происходит изменение размеров деформируемого тела на величину А/ в направлении действия силы (при сжатии — укорочение, при растяжении — удлинение).

Относительная деформация е равна отношению абсолютной деформации А/ к первоначальному линейному размеру / тела:

Деформация происходит вследствие удаления или сближения атомов, причем смещения атомов пропорциональны деформации тела.

На частицы, из которых состоит твердое тело, одновременна действуют силы притяжения и силы отталкивания: кулоновская сила притяжения разноименных ионов и сила отталкивания электронных оболочек (рис. 9, а). Результирующая сила F, равная сумме сил притяжения и отталкивания, изменяется в зависимости от межатомного расстояния. Ее изменение можно наглядно представить используя пружинную модель межатомных сил (рис. 9, б). Когда твердое тело не нагружено, межатомное расстояние остается постоянным (хотя атомы совершают непрерывные колебания) и результирующая сила равна нулю. При превышении равновесного межатомного расстояния (растяжение стержня) атомы находятся под. действием сближающей силы. Наоборот, если расстояние между атомами уменьшается (сжатие стержня), то возникает отталкивающая сила сжатой пружины (см. рис. 9, б).

Ри. 9. Схема сил взаимодействия между атомами: а — межатомные силы в зависимости от расстояния между атомами; б — пружинная модель; 1 — сила притяжения; 2 — сила отталкивания; 3 — результирующая сила

Наклон производной в точке О связан с величиной модуля упругости и по существу закон Гука является приближенным соотношением, отражающим характер межатомных взаимодействий в диапазоне упругих деформаций.

Модуль упругости Е (модуль Юнга) связывает упругую деформацию е и одноосное напряжение а линейным соотношением, выражающим закон Гука

При одноосном растяжении (сжатии) напряжение определяется по формуле a=P/F, где Р — действующая сила; F — площадь первоначального поперечного сечения элемента.

Модуль упругости представляет собой меру жесткости материала. Материалы с высокой энергией межатомных связей (они плавятся при высокой температуре) характеризуются и большим модулем упругости (табл. 4).

Таблица 4 Зависимость модуля упругости Е от температуры плавления tnx материала

Механические свойства материала характеризуются диаграммой деформаций, построенной на основании результатов испытания в координатах «напряжение — относительная деформация» (а — в).

Модуль упругости определяет тангенс угла наклона производной к оси деформаций. На рис. 10 представлены кривые а — е для строительных материалов пластичных, хрупких и эластомеров.

Поликристаллические изотропные материалы (металлы, кристаллические полимеры и др.) сохраняют упругость при значительных напряжениях; для многих из них характерно пластическое разрушение, отмеченное площадкой текучести на диаграмме а — s (рис. 10, а). При хрупком же разрушении пластические деформации невелики (рис. 10, б).

Нелинейное соотношение между напряжением и деформацией у некоторых материалов проявляется при относительно невысоких напряжениях. Так, у материалов с конгломератным строением (бетонов различного вида) оно отчетливо наблюдается уже при напряжениях, больших 0,2 предела прочности.

Упругая деформация эластомеров (каучуков) может превышать 100%. Первоначально для распрямления цепей молекул эластомера требуется низкое напряжение. По мере распрямления цепей молекул сопротивление дальнейшему деформированию возрастает, так как увеличение деформаций вызывает разрыв связей уже выпрямленных молекул (рис. 10, в).

Таким образом, диаграммы деформаций позволяют определить модуль упругости и установить его изменение в зависимости от уровня напряженного состояния.

Рис. 10. Схемы диаграмм деформаций: а — стали; б — бетона; в — эластомера

Если бы объем материала при одноосном упругом нагружении оставался постоянным, то наибольшее теоретическое значение р,=0,5. Силы притяжения и отталкивания в материале различным образом зависят от изменения межатомного расстояния, поэтому значения коэффициента Пуассона реальных материалов сильно отличаются от теоретического и различаются между собой: у бетона — 0,17 — 0,2, полиэтилена — 0,4.

Объемный модуль упругости, или модуль всестороннего сжатия (растяжения), К связан с модулем Юнга следующим соотношением:

Модуль сдвига связан с модулем Юнга посредством коэффициента Пуассона

Поскольку л=0,2 — 0,3, G составляет 35 — 42% от Е. Используя приведенную выше формулу для К, получим

Экспериментально определив модуль Юнга и коэффициент Пуассона, можно вычислить модуль сдвига и объемный модуль упругости, пользуясь приведенными формулами (вывод этих формул дается в курсе сопротивления материалов).

Источник

Технология кровельных и гидроизоляционных материалов

В учебном пособии рассмотрены вопросы технологии производства гидроизоляционных и кровельных материалов, их свойства, области применения.

Оглавление

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Технология кровельных и гидроизоляционных материалов предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

2 Структура и свойства гидроизоляционных материалов

2.1 Структура гидроизоляционных материалов

Структура (внутреннее строение) физических тел отражает определенный характер связей и порядок расположения частиц, из которых образованы тела.

У ГИМ (гидроизоляционных материалов) структура характеризуется химическими и физико-химическими связями между контактируемыми частицами разной степени дисперсности.

Структура может быть однородной и смешанной. Однородные — кристаллизационные, коагуляционные и конденсационные структуры. Твердые вещества, не обладающие кристаллизационной структурой, являются аморфными.

Кристаллизационные — структуры, сформировавшиеся путем выкристаллизовывания твердой фазы и последующего срастания кристаллов в прочный моноили поликристаллический агрегат.

Для кристаллических структур характерно упорядоченное строение кристаллической решетки на всем ее протяжении (дальний порядок). Каждому типу связи соответствует свой тип кристаллической решетки: ионной, молекулярной, атомной, с водородными связями.

Реальные кристаллы существенно отличаются по строению от идеальных кристаллов вследствие дефектности кристаллической решетки (вакансии, межузлия, дислокации, примеси и т.п.), что влияет на их свойства.

Коагуляционные — структуры, в образовании которых участвуют сравнительно слабые силы молекулярного взаимодействия между частицами — ван–дер — ваальсовые силы сцепления, действующие через прослойки жидкой фазы. Ван-дерваальсовые силы появляются между молекулами с насыщенными связями (инертные газы, H₂, N₂, CH₄). Силы взаимодействия между ними крайне малы: теплота сублимации Cl₂ около 5 ккал/моль. В то время как энергия связи Cl-Cl равна 57 ккал/моль.

Среда образует в структуре своеобразную подвижную пространственную сетку, отличную от жесткой сетки каркаса в кристаллических структурах. За счет подвижных прослоек материалы с коагуляционной структурой обладают тиксотропией, т.е. способностью разжижаться под влиянием механических воздействий с обратимым восстановлением структуры и свойств в последующий период покоя. Тиксотропия, пониженная прочность, ярко выраженная ползучесть наиболее характерные свойства коагуляционной структуры.

Конденсационные — структуры, возникшие при непосредственном взаимодействии частиц или под влиянием химических соединений в соответствии с валентностью контактирующих атомов или под влиянием ионных ковалентных связей.

Но чаще всего встречается смешанный тип структур, причем преобладание того либо иного типа структуры обуславливает различие свойств.

Подвижную пространственную сетку структур ГИМ образуют органические вяжущие вещества — битумы, дегти, термопластичные синтетические смолы и др., обладающие обычно однородной структурой — коагуляционной, аморфной. В эксплуатационных условиях структура материалов может претерпевать изменения: при пониженных температурах наблюдается кристаллизация с образованием полидисперсных органических кристаллов; при повышении — переходит в вязко-текучее состояние с аморфной структурой. К кристаллизации приводит также и старение структур.

Твердые вещества, не обладающие кристаллизационной структурой, относят к аморфным. Для аморфной структуры характерно отсутствие дальнего порядка в расположении атомов и молекул, но, тем не менее, прослеживается ближний порядок. Такую структуру имеют каучуки, целлюлоза, ряд других полимеров. С течением времени аморфная структура может перейти в кристаллизационную.

Достаточно значительный объем в структуре занимают замкнутые или сообщающиеся поры. Они могут иметь разное происхождение и размеры. Поры нежелательны, т.к. понижают водонепроницаемость ГИМ. Поры и другие виды дефектов структуры являются концентраторами напряжений и аккумуляторами агрессивной среды.

Анализ структуры рубероида — наиболее массового ГИМ и кровельного материала, — показывает наличие в нем пор, незаполненных битумом. В покровном слое пористость достигает величины от 8 % до 10 %, а в картоне от 10 % до 25 %. Увеличение же объема свободных пор на 25 % ускоряет разрушение рубероида в 2,7 раза.

Оптимальная структура такая, в которой частицы, в том числе поры, распределены по объему равномерно; отсутствуют или содержатся в незначительном количестве дефекты; имеется непрерывная прослойка вяжущего вещества в виде жесткой или подвижной пространственной сетки минимальной толщины.

Неоптимальная структура такая, которая не удовлетворяет хотя бы одному из указанных обязательных признаков оптимальности.

Оптимальные структуры обеспечивают высокое качество ГИМ.

Из оптимальных структур выбирается рациональная, при которой ГИМ обладает комплексом заданных показателей качества.

Наряду со структурой ГИМ обладает и определенной текстурой (сложением), т.е. ориентацией главных структурных составляющих. Типичные текстуры — слоистая, волокнистая, зернисто-цементированная, зернисто-рыхлая, неупорядоченная и комбинированная.

2.2 Основные свойства гидроизоляционных материалов

Качество ГИМ определяются их техническими свойствами. Технические свойства объединяются в 4 группы.

1 группа — свойства, непосредственно отражающие отношение материала к водной и паровой средам. Таким образом, они характеризуют гидроизолирующую способность материала: водонепроницаемость, водопоглощаемость, водонасыщение, гидрофобность и гидрофильность.

2 группа — механические свойства материалов: прочность, пластичность, упругость, вязкость. Они определяют как способность ГИМ противостоять механическим воздействиям без нарушения сплошности структуры, так и технологичность их обработки.

3 группа — качественные характеристики, показывающие отношение материала к длительному воздействию внешней среды и геофизических факторов, стабильность основных показателей свойств гидроизоляции во времени. Показатели стабильности: набухаемость, водостойкость, морозостойкость, химическая и биохимическая стойкость, погодоустойчивость, долговечность.

4 группа — адгезионные свойства. Показывают способность ГИМ к сцеплению с поверхностью защищаемой конструкции или с промежуточным клеевым слоем.

При комплексной оценке качества ГИМ наряду с рассмотренными свойствами необходимо учитывать и ряд других свойств: теплоемкость, теплопроводность, звукопроводность, газопроводность, огнестойкость, горючесть, диссипативность.

2.2.1 Свойства, отражающие отношение материала к водной и паровой средам

Пористость — степень заполнения объема материала порами. Рассчитывается по формуле

Пористость оказывает негативное влияние на свойства ГИМ.

Водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду при постоянном гидростатическом давлении. Измеряется количеством воды, прошедшей в течение 1 часа через 1 см 2 поверхности материала при заданном давлении воды. Также водонепроницаемость может характеризоваться периодом времени, по истечении которого появляются первые признаки просачивания воды при определенном гидростатическом давлении через образец испытуемого материала.

Устройство для определения водонепроницаемости кровельных и гидроизоляционных материалов представлено на рисунке 3.

1 — рабочая камера; 2 — резиновые прокладки; 3 — обра зец; 4 — контактная сетка; 5 — прижимная плита; 6 — зажимные винты; 7 — краны; 8 — резиновая трубка, соединяющая с водопроводом; 9 — манометр

Рисунок 3 — Устройство для определения водонепроницаемости кровельных и гидроизоляционных материалов

Водопоглощаемость — способность материала впитывать и удерживать воду

(процесс впитывания воды — водопоглощение). Характеризуется количеством воды, которую впитывает и удерживает сухой образец после погружения на 24 часа в воду при температуре 20 °С

m₃ — масса образца после суточной выдержки в воде, г;

m₂ — масса образца после одноминутной выдержки в воде, г;

m₁ — масса образца в сухом состоянии до испытания, г. В ряде случаев определяют объемное водопоглощение.

Водонасыщаемость — свойство материала впитывать воду в поры, в которых предварительно искусственным путем с помощью вакуумнасоса был создан вакуум.

Гигроскопичность — способность материала поглощать влагу из паровоздушной среды, в частности из влажного воздуха. Степень поглощения влаги зависит от относительной влажности и температуры воздуха. За стандартную величину принимают отношение массы влаги, поглощенной при относительной влажности воздуха, равной 100 %, и температуре +20 °C, к массе сухого материала.

В материале пары конденсируются, и влага находится в свободном, капиллярном и связанном (адсорбционно-сольватном) состоянии.

Влагоотдачей называют способность материала отдавать влагу в окружающую среду. Характеризуется количеством воды, теряемой материалом в сутки при относительной влажности воздуха, равной 60 %, и температуре +20 °C.

Гидрофильность и гидрофобность — это способность и неспособность соответственно материала смачиваться водой. Для ГИМ гидрофобность является средством повышения водостойкости, водонепроницаемости и снижения гигроскопичности.

Влажность — содержание влаги, отнесенное к массе материала в сухом состоянии.

2.2.2 Механические свойства

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться силовым, температурным, усадочным и другим внутренним напряжениям без нарушения установившейся структуры и при полном сохранении сплошности.

Между характером структуры и механическими свойствами наблюдается непосредственная взаимосвязь.

Механические (структурно-механические) свойства разделяются на деформационные и прочностные.

Деформационные свойства характеризуются наличием деформаций; могут быть обратимыми и необратимыми. Обратимые — упругие и эластичные, — характеризуются полным спадом деформаций, соответственно мгновенным или в течение длительного времени после снятия нагрузок. Величина обратимой деформации — важный показатель качества ГИМ, содержащих каучук и другие каучукообразные компоненты.

Необратимые деформации — пластические, ползучесть — не только не исчезают после снятия нагрузки, но могут даже возрастать, например, под влиянием собственной массы (ползучесть).

Под воздействием силовых факторов наблюдаются как обратимые, так и необратимые деформации.

Характер деформации наиболее четко проявляется после снятия нагрузок по величине и продолжительности их спада (упругому последействию).

Графические зависимости деформаций от времени действия нагрузок представлены на рисунке 4.

Пластическая деформация, медленно нарастающая без увеличения напряжений в материале, называется текучестью.

С повышением температуры, уменьшением скорости деформирования, пластическая деформация возрастает (при одинаковой нагрузке).

Ползучесть большинства ГИМ достигает значительных размеров и возрастает с повышением температуры, поэтому деформации ползучести определяются при наивысшей температуре, при которой будет работать материал в конструкции.

При изучении реологических свойств материалов (реология — наука о текучести материалов) пользуются величиной вязкости или обратной ей величиной — текучестью.

Вязкость характеризует внутреннее трение жидкости или сопротивление перемещения одного слоя жидкого вещества относительно другого.

а — упругая деформация; б — упругоэластическая деформация; в — пластическая деформация; г — упруговязкопластическая деформация

Р — нагрузка; ε_о — упругая деформация; ε_э — эластическая деформация; ε_пл — пластическая деформация

Рисунок 4 — Графики зависимости деформаций (ε) от времени (τ) действия нагрузок

Рисунок 5 — График текучести (а) и ползучести (б)

Материал, подвергшийся воздействию внешних сил, способен самопроизвольно снимать часть внутренних напряжений за счет молекулярных перемещений и перестройки структуры со снижением упругой энергии и переходом ее в теплоту до состояния устойчивого равновесия в новых условиях. Процесс снижения напряжений в материале при постоянной деформации, строго зафиксированной жесткими связями, называется релаксацией. Время, в течение которого напряжение в материале понижается в е=2,72 раза, называется временем или периодом релаксации (Q). У жидких ГИМ Q

10 ±10 с, у твердых Q

10 10 с и более (т. е. десятки, сотни лет). С повышением температуры и при отсутствии химических превращений период релаксации уменьшается.

При малых периодах наблюдения (нагружения), значительно (в несколько десятичных порядков) меньших периода релаксации материал ведет себя как упругохрупкое тело, а при длительных периодах воздействия нагрузки (наблюдения) тот же материал, даже под воздействием собственной массы, обнаруживает ньютоновское (вязкое) течение (лед).

Вязкое течение может наблюдаться при эксплуатации ГИМ на вертикальных поверхностях. Его значение рассчитывают по формуле

Q — период релаксации.

Таким образом, удлинение материала без разрывов будет зависеть от жесткости Е и времени релаксации Q.

Прочностные свойства характеризуют способность материала не разрушаясь сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим под воздействием механических, тепловых и других факторов. Для ГИМ прочность выражается пределом прочности при разрыве, сжатии, сдвиге, пределом упругости и т.д.

Эти величины являются условными, т.к. зависят от методики испытания материалов и, как правило, не учитывают продолжительности действия нагрузки.

Если для ГИМ с кристаллизационной структурой эти условные показатели хрупкого разрушения можно считать достоверными вследствие огромных периодов релаксации, то в отношении вязко-пластичных материалов при испытании следует учитывать фактор времени.

В случае нехрупко-пластичного разрушения образца обычно определяют лишь условный предел прочности, принимая за него величину частного от деления нагрузки, при которой происходит нарастание деформаций без увеличения усилия (регистрируется на шкале силоизмерителя), на площадь начального поперечного сечения образца в форме цилиндра или призмы. Полимеры испытывают при температуре 20 °C.

Изучая кинетику развития деформаций при постоянной нагрузке или кинетику развития напряжений при постоянных деформациях, получают числовые данные для построения реологических кривых в системе координат ε/σ, где ε — градиент скорости деформации.

По реологической кривой устанавливается предельное напряжение сдвига σ_к, соответствующее пределу текучести материала.

Сопротивление материала ударному действию нагрузки измеряется количеством работы, затрачиваемой на разрушение образца, принятого по стандарту, отнесенной к единице его объема (кг·см/см 3 ) или к площади поперечного сечения (кг·см/см 2 ).

σ_s — предел упругости; σт — преде л текучести; σ_р — предел прочности

Рисунок 6 — График предельных напряжений

где σ — напряжения; ε — деформации; η — текучесть

Рисунок 7 — Реологическая кривая

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него других, более твердых тел. Метод определения твердости основан на вдавливании в испытуемый образец стального шарика или на перемещении по поверхности образца специального твердого наконечника (индентора). Мерой твердости служит отношение нагрузки к площади отпечатка.

Гибкость — для рулонных ГИМ определяется путем огибания вокруг бруска с криволинейной поверхностью образцов-полосок стандартной ширины на угол 180° при определенной температуре. Качество оценивают по нарушению сплошности материала при изгибе.

Технологические свойства или удобообрабатываемость также отражают механические свойства. Основные среди них — подвижность смесей, жесткость их, уплотняемость, укрывистость.

2.2.3 Свойства, характеризующие долговечность материала

Под ними понимают способность материала сохранять, не изменяя свою структуру, а в ряде случаев упрочнять ее со временем за счет процессов старения. Основными дестабилизирующими факторами являются вода, колебания температуры, климатические и биологические факторы.

Набухаемость — способность материала увеличиваться в объеме при насыщении водой. При этом наблюдается поглощение гигроскопичной (пленочной) воды. Это сопровождается раздвижкой отдельных структурных частиц. При последующем высыхании наблюдаются усадочные явления и восстановление структуры, но не полное. Многократное набухание и высыхание сопровождаются разрушением материала.

Водостойкость — способность материала сохранять в водонасыщенном состоянии механические свойства. Характеризуется отношением предела прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии к пределу прочности в сухом состоянии.

Морозостойкость — способность материала в водонасыщенном состоянии выдерживать многократное, циклическое замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Для ГИМ после 5 и более циклов испытания снижение прочности должно быть в определенных пределах, например, не более чем на 10-25 %, а потеря в массе — не более 5 % от первоначальных значений.

Химическая стойкость — способность материала сопротивляться агрессивному действию среды и сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды. Влияние среды проявляется в старении материалов.

Биохимическая стойкость — способность материала сопротивляться биологическим процессам, возникающим в эксплуатационный период и связанными с заражением грибами, порчей насекомыми, прорастанием растений и т.п.

Теплостойкость — способность материала сохранять в допустимых пределах механические и другие технические свойства при нагревании. Определяется температурой, при которой начинается деформирование испытуемого образца.

Температуроустойчивость — способность образцов выдерживать в сушильном шкафу без видимых деформаций в течение определенного времени заданную температуру в подвешенном состоянии.

2.2.4 Свойства, характеризующие адгезию

Под адгезией понимают способность двух разнородных материалов сцепляться своими поверхностями, например, гидроизоляционного с конструкционным. Адгезия определяет прочность и стабильность гидроизоляционного слоя на защищаемой поверхности. Различные ГИМ имеют разное сцепление с одной и той же поверхностью. Прочность прилипания, например, мастики, зависит от ее поверхностного натяжения, вязкости, температурных условий, концентрации ПАВ и т.д.

1 — поверхность; 2 — мастика; 3 — воздух

Рисунок 8 — Краевой угол смачивания гидроизоляционным материалом гидрофобной поверхности

Адгезия рассчитывается по формуле

где σ_ã‒â — поверхностное натяжение гидроизоляционного вещества (Г) на границе раздела с воздушной средой (В);

φ — краевой угол смачивания на границе раздела гидроизоляцияподкладка (П).

Для увеличения адгезии необходимо увеличить σ_г‒в либо снизить φ. Величина φ зависит от природы поверхности подкладки. Необходимо гидрофобизировать ее за счет, например, хемосорбции на границе раздела фаз.

Основным же регулятором адгезии является σ_г‒в, которое находится в прямой зависимости от вязкости и в обратной — от квадрата толщины склеивающей пленки. Повышение вязкости для каждого материала имеет некоторую предельную границу, поскольку сопровождается быстрым ростом периода релаксации, т.е. развитием упруго-хрупких свойств, что может оказаться крайне нежелательным в области отрицательных температур. Со снижением смачиваемости материала уменьшается и адгезия. Смачиваемость повышается со снижением вязкости, поверхностного натяжения, при повышении температуры и вибрационном воздействии.

Оценка адгезионной способности ГИМ проводится на приборах методом сдвига и отрыва. Эти методы условные, т.к. не учитывают релаксацию напряжений, что приводит к завышению показателей адгезии.

При комплексной оценке качества твердых и вязкопластичных ГИМ учитывают также величину когезии, т.е. прочность связи молекул (атомов, ионов) самого ГИМ, что обусловлено межмолекулярным электростатическим взаимодействием и химической связью.

2.2.5 Стандартные методы и приборы для оценки свойств

Для рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов определяют полноту пропитки картонной основы вяжущим, разрывную нагрузку при растяжении в продольном и поперечном направлениях, гибкость, массу покровного слоя, прочность сцепления крупнозернистой посыпки с покровным слоем, цветостойкость посыпки.

У мастичных ГИМ — битумных, битумно–резиновых и др. — производят проверку внешнего вида, определение теплостойкости, хрупкости, гибкости, клеящих свойств, деформативности, вязкости, содержания воды и водопоглощения, содержания наполнителя и сухого остатка, биостойкости, уровня токсичности, однородности, плотности, времени отверждения и высыхания, цвета и др.

Источник