Механические свойства кровельных материалов

Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться всем видам внешних воздействий с приложением силы. По совокупности признаков различают прочность материала при сжатии, изгибе, ударе, кручении, истирании, а также твердость, пластичность, упругость.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки.

Материалы, находясь в сооружении, могут испытывать различные нагрузки. Наиболее характерными для конструкций крыши являются сжатие, растяжение, изгиб, пластичность и упругость. Такие материалы, как кровельная сталь, древесина, керамика, асбестоцемент хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их используют в конструкциях, испытывающих эти нагрузки. Искусственные и природные каменные материалы, например бетоны, растворы и горные породы хорошо сопротивляются сжатию и в 5 ... 50 раз хуже - растяжению, изгибу, удару. Поэтому каменные материалы используют главным образом в конструкциях, работающих на сжатие.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности. Предел прочности материала измеряется в паскалях (Па) и представляется напряжением, соответствующим нагрузке, вызывающей разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии различных материалов колеблется от 0,5 ... 1000 МПа и более. Прочность зависит также от структуры материала, его плотности (пористости), влажности, направления приложения нагрузки.

В материалах конструкций допускаются напряжения, составляющие только часть предела прочности. Таким образом создается запас прочности. При установлении величины запаса прочности учитывают неоднородность материала: чем менее однороден материал, тем выше должен быть запас прочности. При установлении запаса прочности важными являются агрессивность эксплуатационной среды и характер приложения нагрузки.

Агрессивная среда и знакопеременные нагрузки, вызывающие усталость материала, требуют более высокого коэффициента запаса прочности. Величину запаса прочности, которая обеспечивает сохранность и долговечность конструкций, зданий, устанавливают нормами проектирования и определяют видом и качеством материала.

Упругость - свойство материала восстанавливать свою форму и размеры после снятия нагрузки. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают минимальной величины, установленной техническими условиями на данный материал.

Материал претерпевает пластичные и хрупкие рушения.

Хрупкими материалами называют такие, которые разрушаются при статических испытаниях, при очень малых остаточных деформациях. К хрупким материалам относятся чугун, каменные природные материалы, бетон, керамические материалы, асбестоцемент.

Пластичными называют такие материалы, которые при статических испытаниях до момента разрушения получают значительные остаточные деформации. Пластичность является весьма важным и желательным качеством материала.

К пластическим материалам относятся малоуглеродистая сталь, медь, растворные и бетонные смеси, мастики, пасты, битумы и дегти при положительных температурах.

Хрупкие материалы обычно гораздо лучше работают на сжатие, чем на растяжение. Они плохо сопротивляются ударам и очень чувствительны к местным напряжениям. Пластичные материалы этих недостатков не имеют. Но большинство материалов при понижении температуры приобретают хрупкие свойства, т.е. у них происходит переход от пластического разрушения к хрупкому. Так ведут себя битумные материалы, некоторые полимеры, металлы и др.

Трещиностойкость - это снижение упруго-пластических деформаций при отрицательных температурах. Исчезает сплошность и однородность материала на его поверхности, что очень важно для материалов, используемых для содержания оболочки крыши. Трещиностойкость характеризуется коэффициентом трещиностойкости.