Materiale de construcții subiecte rezolvate

1. Densitate, porozitate, compactitate, influenta densitatii asupra proprietatilor generale

Def: Diversitatea structural a materialelor de constructii a determinat necesitatea introducerii in practica a mai multor modalitati de exprimare a densitatiilor in functie de natura materialului si anume:

- Densitatea absoluta

- Densitatea aparenta

- Densitatea in gramada in stare afanata sau compacta

a) Densitatea ?, reprezinta masa unitatii de volum si se calculeaza ca raport intre masa (m) si volumul (V) materialului.

Pentru materialele poroase determinarea densitatii se realizeaza dupa transformarea lor in pulbere insotita de eliminarea porozitatii. Volumul pulberii folosite pentru determinarea densitatii se obtine utilizand metode specifice.

b) Densitatea aparenta, ?a, este raportul dintre masa solidului poros si volumul sau aparent care include si porii, fisurile si eventualele goluri interioare.

Determinarea se poate realiza pe epruvete cu forma geometrica regulata sau cu forma poliedrica oarecare. In ultimul caz determinarea vol se obtine pe baza principiului lui Arhimede, probele fiind anterior saturate cu apa sau acoperite cu o pelicula din materiale hidrofob.

In cazul materialelor poroase densitatea aparenta este luata in consideratie in stabilirea greutatii proprii a elementelor de constructie, in estimarea unor caracteristici ale contructiilor, in organizarea transporturilor etc...

c) Densitatea in gramada, ?g, se determina pentru materiale granulare sau pulberi. Se determina raportand masa (m) materialului granular la volumul ocupat de acesta (Vg). Pentru determinare se utilizeaza vase calibrate in functie de marimea maxima a granulelor. Determinarea se poate face in stare afanata (?g af) sau compacta dupa tehnici bine precizate (?g c).

Densitatea in gramada este luata in consideratie in transportul,vehicularea si alte operatii tehnologice efectuate cu pulberi sau materiale granulare.

Compactitatea si porozitatea

a) Compactitatea (c) reprezinta gradul de umplere al unui volum dat de material si se exprima prin raportul dintre volumul fazei solide (V) si volumul aparent (Va) determinate pentru aceeasi masa de material:

Sau prin densitati:

Compactitatea constitue un criteriu important pentru evaluarea clitatilor unor materiale, intrucat exista o stransa corelatie intre aceasta proprietate si caracteristicile de rezistenta, durabilitate, capacitate de izolare termica si fonica etc...

b) Porozitatea (p) este caracteristica complementara a compactitatii si reprezinta volumul porilor (Va-V) continuti intr-o cantitate (m) de material raportat la volumul total, aparent (Va) ocupat de acesta:

Porozitatea totala cuprinde intreg volumul porilor din masa materialului iar porozitatea aparenta este data de volumul porilor deschisi, comunicanti cu mediul ambiant.

Determinarea caracteristicilor porozitatii unui material prezinta interes atat in controlul calitatii cat si in realizarea unor materiale cu proprietati prestabilite.

2. Proprietati legate de apa

Apa patrunde in materialele hidrofile prin absorbtie,adsorbtie, ascensiune capilara si prin presiune. Si unele material hidrofobe (ex bitumul) pot absorbi limitat apa prin fenomenele de difuzie.

a) Absorbtia de apa (A) este proprietatea materialelor de a se imbiba si retine apa in porii si capilarele ce comunica cu exteriorul. Se determina cunoscand: masa materialului uscat (m1) si saturat cu apa (m2); diferenta (m2-m1) raportandu-se la masa materialului uscat (absorbtie in masa (Am%) sau la volumul aparent, Va (absorbtie volumica (Av%):

Absorbtia de apa pune in evidenta porozitatea aparenta care este intotdeauna mai mica decat cea totala.

Absorbtia de apa a materialelor are efecte negative asupra majoritatii proprietatiilor acestora precum si asupra aspectului si confortului...

b) Higroscopicitatea este prop materialelor de a absorbi si adsorbi vaporii de apa din mediul ambiant, fenomene urmate de condensarea capilara. Se exprima prin coeficientul de higroscopicitate definit prin cantitatea de apa retinuta de suprafata in unitatea de timp si este dependent de natura materialului si umiditatea mediului ambiant. H modifica negativ prop materialelor si chiar aspectul acestora.

c) Umiditatea (U) reprezinta continutul procentual in apa al unui material. Se determina cunoscand masa materialului umed (m2) si masa lui dupa uscare la 105 - 110?C pana la masa constanta (m1). Umiditatea se poate calcula ca absoluta (Ua%) sau relativa (Ur%).

d) Stabilirea la apa este prop materialelor da a nu se distruge sau de a nu-si modifica esential prop sub influenta saturarii indelungate cu apa. Se estimeaza prin coeficientul de inmuiere (K), definit ca raport intre rezistenta la comprimare a materialului saturat cu apa (Rs) si cea a materialului uscat (Ru):

e) Permeabilitatea este prop unui material paros de a permite trecerea prin ele a unui fluid supus unui gradient de presiune. Permeabilitatea unui material depinde de structura sa, vascozitatea fluidului, gradientul de presiune etc...

Permeabilitatea poate fi calculata prin relatia Darcy:

Unde,

V - debitul fluidului ce trece prin material;

K - Coef de permeabilitate;

? - vascozitatea fluidului;

l - grosimea stratului de material;

A - suprafata materialului cu care vine in contact fluidul;

?P - diferenta de presiune pe fetele opuse ale materialului;

Gradul de impermeabilitate la apa are importanta pentru materialele utilizate in realizarea elementelor de constructii sau a constructiilor exploatatea in contact cu apa.