N'importe lequel des matériaux possède des propriétés physiques, mécaniques, thermophysiques, de résistance, chimiques, hydrophysiques et bien d'autres. Mais dans cet article, nous analyserons spécifiquement le premier - les propriétés physiques du matériau. Donnons une définition, énumérons spécifiquement ce qui est caché sous eux, et décrivons également en détail chacune des propriétés.
Définition
Propriétés physiques d'un matériau - toutes les propriétés inhérentes aux substances sans action chimique sur celles-ci.
Tout matériau reste inchangé (par lui-même) sous une condition - tant que sa composition est inchangée, ainsi que la structure de ses molécules. Si la substance est non moléculaire, sa composition et la liaison entre les atomes restent les mêmes. Et déjà les différences dans les propriétés physiques et autres caractéristiques du matériau aident à séparer les mélanges qui en sont constitués.
Il est également important de savoir que les propriétés physiques d'un matériau peuvent être différentes pour ses différents granulats. Dire thermique, électrique, mécanique, physique, optiqueles propriétés de la matière dépendent de la direction choisie dans le cristal.
Remplir le terme
Les propriétés physiques de la matière incluent:
- Viscosité.
- Point de fusion.
- Densité.
- Point d'ébullition.
- Conduction thermique.
- Couleur.
- Cohérence.
- Perméabilité diélectrique.
- Absorption.
- Capacité calorifique.
- Problème.
- Radioactivité.
- Inductance.
- Curl.
- Conduction électrique.
Et les propriétés physiques du matériau sont principalement représentées par les éléments suivants:
- Densité.
- Vide.
- Porosité.
- Hygroscopicité.
- Perméabilité à l'eau.
- Retour d'humidité.
- Absorption d'eau.
- Résistant à l'air.
- Résistance au gel.
- Résistance thermique.
- Conduction thermique.
- Retardateur de feu.
- Réfractaire.
- Résistance aux radiations.
- Résistance chimique.
- Durabilité.
Les propriétés physiques, chimiques et technologiques des matériaux sont tout aussi importantes. Mais nous analyserons plus en détail la première catégorie. Présentons les caractéristiques des propriétés physiques les plus importantes des matériaux de structure.
Densité
L'une des propriétés les plus importantes de la science des matériaux. La densité est divisée en trois catégories:
- Vrai. Masse par unité de volumematériau considéré comme absolument dense.
- Moyenne. C'est déjà la masse d'une unité de volume à l'état naturel du matériau (avec pores et vides). Ainsi, la densité moyenne des produits du même matériau peut être différente - en fonction du vide et de la porosité.
- En vrac. Il est utilisé pour les matériaux en vrac - c'est du sable, de la pierre concassée, du ciment. Il s'agit du rapport de la masse des matériaux pulvérulents et granulaires au volume total qu'ils occupent (l'espace entre les particules est également inclus dans les calculs).
La densité du matériau affecte ses caractéristiques technologiques - résistance, conductivité thermique. Cela dépendra directement de la porosité et de l'humidité. Avec l'augmentation de l'humidité, respectivement, la densité augmentera. Il s'agit également d'un indicateur caractéristique pour déterminer la rentabilité du matériau.
Porosité
Parmi les propriétés physiques, technologiques et mécaniques des matériaux, la porosité n'est pas la dernière. C'est le degré de remplissage du volume du produit avec des pores.
Dans ce contexte, les pores sont les plus petites cellules remplies d'eau ou d'air. Ils peuvent être grands ou petits, ouverts ou fermés. Si de petits pores, par exemple, sont remplis d'air, cela augmente les propriétés d'isolation thermique du matériau. La valeur de la porosité aide à juger d'autres caractéristiques importantes - durabilité, résistance, absorption d'eau, densité.
Les pores ouverts communiquent à la fois avec l'environnement et entre eux, peuvent être artificiellement remplis d'eaulorsque le matériau est immergé dans un liquide. Alternent généralement avec des fermés. Dans les matériaux insonorisants, par exemple, la porosité ouverte et la perforation sont créées artificiellement - pour une absorption plus intense de l'énergie sonore.
La distribution et la taille des pores fermés sont caractérisées comme suit:
- Courbe intégrale de distribution du volume des pores par unité de volume le long de leurs rayons.
- Courbe de distribution différentielle du volume des pores.
Vide
Nous continuons à considérer les propriétés physiques des matériaux (densité, résistance au gel et autres). Le suivant est le vide. C'est le nom du nombre de vides qui se forment entre les grains individuels de matière lâche et friable. C'est de la pierre concassée, du sable, etc.
Perméabilité à l'eau
La perméabilité à l'eau est la capacité d'un matériau à libérer du liquide lorsqu'il sèche et à absorber l'eau lorsqu'il est mouillé.
Lors de l'étude des propriétés physiques des matériaux, vous devez faire attention au fait que la saturation en eau peut se produire de deux manières: lorsqu'il est exposé à une substance à l'état liquide ou lorsqu'il n'est exposé qu'à sa vapeur.
D'ici viennent deux autres propriétés importantes - c'est l'hygroscopicité et l'absorption d'eau.
Hygroscopicité
Comment cette propriété physique des matériaux est-elle déterminée en science des matériaux ? Hygroscopicité - la capacité d'absorber la vapeur d'eau et de la garder à l'intérieurpar condensation capillaire. Cela dépend directement de l'humidité relative et de la température de l'air, de la taille, de la variété et du nombre de pores de la substance, de sa nature.
Si un matériau attire activement les molécules d'eau avec sa surface, alors il est dit hydrophile. Si le matériau, au contraire, les repousse de lui-même, on l'appelle alors hydrophobe. De plus, certains matériaux hydrophiles sont très solubles dans l'eau, tandis que les matériaux hydrophobes résistent aux effets des milieux aqueux.
Absorption d'eau
Si nous parlons brièvement des propriétés physiques des matériaux de construction, nous ne pouvons manquer de mentionner l'absorption d'eau - la capacité de retenir et d'absorber un liquide. La propriété est caractérisée par le volume d'eau absorbé par un matériau sec lorsqu'il est complètement immergé dans l'eau. Exprimé en pourcentage de la masse (matériau).
L'absorption d'eau sera inférieure à la véritable porosité du produit, car un certain nombre de pores restent fermés. Par conséquent, cela variera selon leur nombre, leur volume, leur degré d'ouverture. La nature du matériau, son hydrophilie affectera également la valeur.
En raison de la saturation du matériau en eau, ses autres propriétés physiques changent parfois de manière significative: la conductivité thermique et la densité augmentent, le volume augmente (typique pour l'argile, le bois), la résistance diminue en raison de la rupture des liaisons entre les individus particules.
Retour d'humidité
Il s'agit de la capacité d'un matériau à libérer de l'humidité dans l'environnement. Être surl'air, les matières premières et les produits ne conservent leur humidité que dans certaines conditions - à l'humidité relative d'équilibre de l'air. Si l'indicateur est inférieur à cette valeur, le matériau commence à libérer de l'humidité dans l'atmosphère, à se dessécher.
La vitesse de ce processus dépend de plusieurs facteurs: de la différence entre l'humidité du matériau lui-même et l'humidité de l'air (plus elle est élevée, plus le séchage est intense), des propriétés du matériau lui-même - sa porosité, sa nature, son hydrophobicité. Ainsi, une matière première à gros pores, hydrophobe sera plus facile à donner liquide qu'une matière hydrophile, à petits pores.
Résistance à l'air
La résistance à l'air est la capacité d'un matériau à supporter des séchages et des humidifications systématiques répétés pendant une longue période sans perte de sa densité mécanique, ainsi que sans déformation importante.
Certains matériaux commencent à gonfler lorsqu'ils sont périodiquement humidifiés, certains rétrécissent, d'autres se déforment trop. Le bois, par exemple, est soumis à des déformations alternées. Le ciment qui sèche fréquemment à l'humidité a tendance à se décomposer, à s'effriter.
Perméabilité à l'eau
Il s'agit d'une propriété physique - la capacité des matériaux à faire passer du liquide sous pression à travers eux. Il se caractérise par le volume d'eau qui traverse 1 mètre carré en 1 heure. m de matériau sous une pression de 1 MPa.
Il est important de noter qu'il existe également des matériaux totalement étanches. Ce sont l'acier, le bitume, le verre, les principaux types de plastiques.
Résistance au gel
Une propriété physique importante dans les réalités russes. C'est le nom de la capacité d'un matériau saturé d'eau à résister à des gels et dégels alternés répétés sans diminution significative de sa résistance, l'apparition de signes visibles de destruction.
La destruction au cours de ce processus est souvent due au fait que lors de la congélation, l'eau augmente son volume d'environ 9%. Dans le même temps, sa plus grande expansion lors de la transition vers la glace est observée à -4 ° C. Lors du remplissage des pores du matériau avec de l'eau, de son expansion et de sa congélation, les parois des pores subissent des dommages importants, ce qui entraîne la destruction du matériau.
En conséquence, la résistance au gel déterminera le degré de saturation des pores en eau, sa densité. Ce sont des matériaux denses qui sont considérés comme résistants au gel. Parmi les poreux, seuls ceux qui se distinguent par une présence importante de pores fermés peuvent être attribués à cette catégorie. Ou dont les pores ne sont pas remplis à plus de 90 % d'eau.
Les propriétés physiques peuvent représenter des capacités importantes des matériaux. Nous avons déjà discuté de certains d'entre eux en détail dans l'article. C'est la capacité de résister au froid, au remplissage répété d'eau et au séchage, de retenir, d'absorber, de libérer du liquide et d'autres caractéristiques importantes.
