Механические свойства. Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или дефор­мирующему воздействию внешних сил

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или дефор­мирующему воздействию внешних сил. К механическим свойствам относят прочность, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару, твердость, истираемость, износ.

Прочность —свойство материала сопротивляться раз­рушению под действием внутренних напряжений, возни­кающих от внешних нагрузок. Под воздействием различ­ных нагрузок материалы в зданиях и сооружениях ис­пытывают различные внутренние напряжения (сжатие, растяжение, изгиб, срез и др.). Прочность является ос­новным свойством большинства строительных материа­лов, от ее значения зависит величина нагрузки, которую может воспринимать данный элемент при заданном се­чении.

Строительные материалы в зависимости от происхож­дения и структуры по-разному противостоят различным напряжениям. Так, материалы минерального происхож­дения (природные камни, кирпич, бетон и др.) хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже срезу и еще хуже растяжению, поэтому их используют главным обра­зом в конструкциях, работающих на сжатие. Другие строительные материалы (металл, древесина) хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их с успехом применяют в различных конструкциях (балки, фермы и т.п.). работающих на изгиб.

Таблица 2. Прочность некоторых строительных материалов

Материалы	Предел прочности, МПа, при
сжатии	изгибе	растяжении
Гранит	150—250		3—5
Тяжелый бетон	10—50	2—8	1—4
Керамический кирпич	7,5—30	1,8—4,4	—
Сталь	210—600	—	380—900
Древесина (вдоль волокон)	30—65	70—120	55—150
Стеклопластик	90—150	130—250	60—120

Прочность строительных материалов обычно харак­теризуют маркой, которая соответствует по величине пределу прочности при сжатии, полученному при испытаниях

Хрупкость — свойство материала мгновенно разру­шаться под действием внешних сил без предварительной деформации. К хрупким материалам относят природные камни, керамические материалы, стекло, чугун, бетон и т. п.

Сопротивлением удару называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных на­грузок. В процессе эксплуатации зданий и сооружений материалы в некоторых конструкциях подвергаются ди­намическим (ударным) нагрузкам, например в фунда­ментах кузнечных молотов, бункерах, дорожных покры­тиях. Плохо сопротивляются ударным нагрузкам хруп­кие материалы.

Твердость —свойство материала сопротивляться про­никанию в него другого материала, более твердого. Это свойство имеет большое значение для материалов, ис­пользуемых в полах и дорожных покрытиях. Кроме того, твердость материала влияет на трудоемкость его обра­ботки.

Существует несколько способов определения твердо­сти материалов. Твердость древесины, бетона определя­ют, вдавливая в образцы стальной шарик. О величине твердости судят по глубине вдавливания шарика или по диаметру полученного отпечатка. Твердость природных каменных материалов определяют по шкале твердости (метод Мооса), в которой десять специально подобран­ных минералов расположены в такой последовательнос­ти, когда следующий по порядку минерал оставляет чер­ту (царапину), на предыдущем, а сам им не прочерчива­ется (табл. 3). Например, если испытуемый материал чертится апатитом, а сам оставляет черту (царапину) на плавиковом шпате, то его твердость соответствует 4,5.

Истираемость — свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истирающих усилий. От истираемости зависит возможность применения ма­териала для устройства полов, ступеней, лестниц, тротуаров и дорог. Истираемость материалов определяют в лабораториях на специальных машинах — кругах исти­рания.

Износом называют разрушение 'материала при сов­местном действии истирания и удара.

Упругость — свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки перво­начальные форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, назы­вается пределом упругости. Упругость является положи­тельным свойством строительных материалов. В качест­ве примера упругих материалов можно назвать резину, сталь, древесину.

Пластичность —способность материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости. Примером пластичного материала служат свинец, глиняное тесто, нагретый битум.

Таблица 3. Шкала твердости минералов