Орта кәсіптік білім беру бағдарламаларын іске асыратын білім беру мекемелеріндегі оқу үрдісінде пайдалануға арналған оқулық ретінде «Федералдық білімді дамыту институты» Федералдық мемлекеттік мекемесі тарапынан

6-басылым, стереотиптік

ӘОЖ 691 (075.32) КБЖ 38.3я723

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі жəне «Кəсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сəйкес ««ТжКБ жүйесі үшін шетел əдебиетін сатып алуды жəне аударуды ұйымдастыру жөніндегі қызметтер» мемлекеттік тапсырмасын орындау аясында қазақ тіліне аударылды. Аталған кітаптың орыс тіліндегі нұсқасы Ресей Федерациясының білім беру үдерісіне қойылатын талаптардың ескерілуімен жасалды. Қазақстан Республикасының техникалық жəне кəсіптік білім беру жүйесіндегі білім беру ұйымдарының осы жағдайды ескеруі жəне оқу үдерісінде мазмұнды бөлімді (технология, материалдар жəне қажетті ақпарат) қолдануы қажет. Аударманы «Delta Consultіng Group» ЖШС жүзеге асырды, заңды мекенжайы: Астана қ., Иманов көш., 19,

«Алма-Ата» БО, 809С , телефоны: 8 (7172) 78 79 29, эл. поштасы: іnfo@dcg.kz

Пікір берушілер:

ФГОУ СПО МКГП директорының орынбасары, жоғары біліктілік санатты оқытушы, Орта кəсіптік білім берудің құрметті қызметкері

құрылыс материалдары мен бұйымдары жəне геодезия негіздерінің циклдік комиссиясының төрағасы

Б24 Құрылыс материалдары жəне бұйымдары: орта кəсіптік білім беру мекемелерінің студенттеріне арн. оқулық / Ю.Г. Барабанщиков. - 6-шы басылым, стер. - М.: «Академия» баспа орталығы, 2015. - 416 б.

Қоршаған ортаның физикалық, химиялық, биологиялық əсері жəне басқа материалдармен түйісу нəтижесінде болатын үрдістер мен құбылыстарды ескерумен құрылыс материалдарын таңдауға негізді қарауға мүмкіндік беретін құрылыстық материалтану негіздері қарастырылды. Материалдардың шыққан тегі, олардың ерекшеліктері мен қасиеттері туралы мəлімет берілді. Материалдардың негізгі қасиеттерін анықтау əдістері сипатталды. Материалдардың техникалық сипаттамаларының сандық мəндері жəне олардың құрамға, құрылымға, өндіріс үрдісінде де, құрылымды пайдалану кезінде де əсер ететін технологиялық жəне басқа факторларға тəуелділігі көрсетілді. Жаңа материалдар мен технологияларға көңіл бөлінді. Оқулық «Ғимараттар мен имараттар құрылысы жəне пайдалану» мамандығы бойынша ПМ.01 «Ғимараттар мен имараттарды жобалауға қатысу» (МДК.01.01) кəсіптік модулін меңгеру кезінде пайдаланыла алады.

Орта кəсіптік білім беру мекемелерінің студенттеріне арналған.

ӘОЖ 691(075.32) КБЖ 38.3я723

Құрметті оқырман !

Бұл оқулық «Ғимараттар мен имараттар құрылысы жəне пайдалану» мамандығы бойынша оқу-əдістемелік кешеннің бөлігі болып табылады. Оқулық ПМ.01. «Ғимараттар мен имараттардың жобалауына қатысу» кəсіптік модулін оқып-үйренуге арналған. Жаңа буын оқу-əдістемелік кешендері жалпы білім юеру жəне жалпы кəсіптік жəне кəсіптік модульдерді оқып-үйренуді қамтамасыз ететін дəстүрлі жəне инновациялық оқу материалдарынан тұрады. Әрбір жинақ жұмыс берушінің талаптарын ескерумен, жалпы жəне кəсіптік құзырларды меңгеруге қажетті оқулық жəне оқу құралдары, оқыту жəне бақылау құралдарынан тұрады. Оқу құралдары электронды оқыту ресурстарымен толықтырылады. Электронды ресурстар интерактивті жаттығулар жəне тренажерлер, мультимедиялық нысандар бар теориялық жəне тəжірибелік модульдерден, қосымша материалдар мен Интернеттегі ресурстарға сілтемелерден тұрады. Оларға терминологиялық сөздік пен электронды журнал қосылды, онда оқу үрдісінің негізгі параметрлері белгіленеді: жұмыс уақыты, бақылау жəне практикалық тапсырманы орындау нəтижесі. Электронды ресурстар оқу үрдісіне оңай ендіріледі жəне əр түрлі оқу бағдарламаларына бейімделе алады.

Алғысөз

Құрылыс материалдары - құрылыс негізі. Олардың ерекшеліктерін білу жəне дұрыс қолдану ғимараттар мен имараттардың сенімділігі мен үнемділігінің кепілі болып табылады. Кейде құрылысшылар құрылыс ерітіндісі мен бетонды өздері жасайды, олардың құрамы мен технологиялық факторларға байланысты құрылымын қалыптастыру заңдылықтары мен материалдардың қасиетін білу ірі қателіктерді болдырмауға көмектеседі. Құрылыс материалдары түрлі белгілер бойынша жіктеледі.

Мақсаты бойынша құрылыс материалдары конструкциялық (көтергіш қызмет атқаратын), қабырғалық (бір уақытта көтергіш жəне жылуоқшаулағыш қызмет атқаратын), жылуоқшаулағыш, акустикалық, төбе жапқыш, бу жəне гидрооқшаулағыш, қаптағыш, коррозияға қарсы,  антисептикалық, оттан қорғайтын жəне т.б. болып жіктеледі.

Шығу тегі бойынша құрылыс материалдары табиғи жəне жасанды болып бөлінеді. Табиғи материалдар (ағаш жəне тас) табиғи күйінде құрылысқа қажетті қасиеттерге ие жəне тек механикалық өңдеуді қажет етеді. Жасанды материалдар осы материалдарды алу технологиясын құрайтын термиялық, физика-химиялық жəне механикалық үрдістер нəтижесінде табиғи жəне техногендік шикізаттан алынады. Жасанды материалдар, өз кезегінде, алыну тəсілі бойынша келесі топтарға бөлінеді: негізіндегі материалдар мен бұйымдар: пластмассалар, мастик жəне герметиктер, рулонды жаппалық жəне гидрооқшаулағыш материалдар, асфальт ерітінділері мен бетондар, полимербетон, лак-бояу, геосинтетикалық жəне басқа материалдар. ІІ жəне ІІІ топ материалдарында функционалдық əр түрлі құрамдас бөліктерді ажыратуға болады, сондықтан олар композициялық болып аталады.

(майда минералды ұнтақтар, шығу тегі əр түрлі талшықтар, техникалық маталар). Толтырғыштар мен толтырмалар мəні, бір жағынан - материал құнын төмендету, өйткені байланыстырушы қымбат компонент болып табылады, екінші жағынан

Үшінші компонент аз көлемде қолданылатын, бірақ композицияның қасиеттерін едəуір түзетуге мүмкіндік беретін түрлі қоспалар болып табылады. Композициялық материалдардағы байланыстырушы зат

матрица

Құрылыс материалдары курсында белрілген қасиетті материалдар алу негізінде жатқан, сондай-ақ құрылымдағы материалдарды пайдалану кезінде жүретін жəне олардың ұзақтығын анықтайтын үрдістер мен құбылыстар заңдылығы қарастырылады. Осы курсты оқу құрылыстық материалтану негіздерін, жасанды құрылыс конгломераттарының құрылым түзудің жалпы заңдарын, материалдардың құрылыс-техникалық қасиеттерінің олардың құрамы жəне құрылмымен байланысын туралы білімді қалыптастыруға; құрылыс материалдарын сынау, материалдардың физика-техникалық қасиеттерін, беріктігі мен сенімділігін бағалау, материалдарды, құрылыстың нақты жағдайында олардың оңтайлы үйлесімін дұрыс таңдау бойынша дағды қалыптастыруға мүмкіндік береді.

1-тарау

Материалдардың көп фазалылығы, яғни біртексіздігі (гетерогендігі) олардың құрылымында химиялық құрамы, физикалық қасиеттері жəне агрегаттық күйі əр түрлі бөлшектердің (түйіршіктер, кристалл, қаттам, тесік жəне т.б.) болуымен байланысты. Мысалы, полиминералды тау жынысы құрылымында түсі, пішіні, химиялық құрамы бойынша ерекшеленетін кристалдар болады. Болат жəне басқа көптеген материалдар құрылымында микроскоппен қарағанда  осындай жағдайды көре аламыз. Химиялық құрамы, құрылымы жəне агрегаттық күйі бірдей барлық бөлшектер материал көлемі бойынша шашырауына қарамастан «фаза» түсінігімен біріктіріледі.

Фаза

Гетерогендік материалдар фазалық құраммен сипатталады (тау жынысы жағдайында - бұл минералогиялық құрам). Фаза болып химиялық элементтер, химиялық қосылыстар мен ерітінділер (қатты, сұйық жəне газ тəріздес) табылады. Араласқан кезде газдар əрқашан кез келген үйлесімде жəне пропорцияда ерітінді түзеді. Қатты ерітінді алу үшін компонеттері сұйық (балқыған) күйде еритін болуы тиіс. Компонеттердің шыққан тегіне байланысты қатқан кезде ерітінді күйі сақталады немесе балқытпа екі фазаның кристалдарының механикалық қоспасына ыдырайды. Қатты ерітіндіде бір заттың атомдары басқа заттың (

қатты енгізу ерітіндісі ) атомдары арасындағы аралықта орналасады, не болмаса басқа заттың атомдарын ығыстырып, олардың орнын алады (

қатты ауыстыру ерітіндісі ) .

Көп фазалық жүйе əрқашан дисперстіліктің қандай да бір дəрежелі бөлшектердің механикалық қоспасы болып табылады.

Дисперстілік

d ор ;

дисперстілігі

l/ d ор

; меншікті беті

мен .

/ т,

мұнда

т

Портландцементтің меншікті беті 0,25...0,35 м

/г, бентонитті балшықтың - 200 м

( d op

= 10 -9

...10 -6 м); ауырлық күші жылу қозғалысына қатысуға мүмкіндік бермейтін, бірақ бөлшектердің молекулярлық тарту күшінен аспайтын

жұқадисперстік ( d op

= 10 -6

...10 -4

м), түйіспелер ауырлық күшінің əсерінен ажырайтын ірі дисперсті ( d op

> 10 -4

м) болып бөледі.

Дисперстілік көп фазалық салдары болып табылады. Бір фазалық жүйе дисперсті бола алмайды. Бөлшектердің орташа көлемі азаюымен d op (фазалардың диспертілігі артумен) фазааралық бет ауданы артады жəне физика-механикалық қасиеттер тұрғысынан жүйенің біртектілігі артады. d op

= 0 немесе

Беттік керілу фазалардың химиялық біртексіздігінің өлшемі болып табылады. Беттік керілудің шығу тегін су беті - ауа мысалында қарастырайық (1.1-сурет). Су молекуласы

сұйықтық көлемі ішінде оны қоршаған молекулалар тарапынан барлық бағытқа бірдей тартылады. Бұл күштердің тең əсерлі күші нөлге тең, молекула басым бағыты болмағандықтан, бей-берекет қозғалады. Бетте орналасқан молекула

су жағынан көлемдегі молекула сияқты күштермен тартылады, ауа жағынан тарту күші едəуір азырақ.

Ауа

Бұл жағдайда тең əсерлі күш

нөлге тең емес жəне тігінен төмен қарай бағытталған. Күштің

əсерінен молекула сұйықтық ішіне орын ауыстыруға тырысады.

Нəтижесінде беттік қабатта молекулалардың разрядталуы туындайды, сондықтан олар арасындағы қашықтық артады, ал өзара тартылыс күштері σ шамасына артады, ол

беттік керілу деп аталады. Беттік керілу ені 1 м бет жолағын үзу үшін салынатын күшпен сипатталады (ньютонмен). Өлшем бірлігі σ-Н/м. Беттік қабатта молекулаларға əсер етпейтін өтелмеген күштердің болуы бетке (сұйық немесе қатты) басқа фаза молекулаларын тарту қабілетін береді. Егер бетте көршілес газ фазасынан немесе сұйық ерітіндіден белгілі атомдар немесе молекулалар тартылса жəне жиналса, мұндай құбылыс

адсорбция деп аталады. Екі фаза молекулаларының олардың бөлінісі шекарасындағы өзара тартылысы (ілінісі)

энергиясына ие екенін білдіреді. Беттің байланысты энергиясы жоқ (бұл көлемнің қасиеті), сондықтан беттік энергия туралы сөз қозғаған кезде «еркін» сөзін алып тастауға болады. Сандық меншікті (1 м

ауданда) беттік энергия σ беттік керілуге тең, бірақ Дж/м

өлшенеді. Мұндай бірліктер алым мен бөлімді бір шамаға - 1 м-ге көбейту арқылы алынады, бұл сандық мəнді өгертпейді: 1 Н/м = 1 Н-м/(м-м) = 1 Дж/м

Яғни σ беттік керілуін біруақытта меншікті беттік энергия ретінде түсіндіруге болады. Бұл шама жанасулас фазалар арасындағы айырмашылықты анықтайды. Фазалар қаттырақ ерекшеленген сайын σ көбірек болады. Егер айырмашылық болмаса, онда σ = 0, яғни фазааралық бет жоқ. Жүйенің

m

беттік энергиясы σ бетінің сапасымен жəне оның санымен -

менш . m ауданымен анықталады. Осылайша материалдар гетерогендік жүйе бола отыра, материалдардың қасиеттерін қалыптастыруда маңызды рөл атқаратын жəне бұдан əрі сипатталатын беттік үрдістер мен құбылыстарды шарттайтын беттік энергияға ие.

1.1-кесте

Дисперстік жүйе

Материалдардың үлгілері

Материалдарға тəн қасиеттер

Дисперсия- лық орта

Дискретті фаза

Сұйық

Дымқыл немесе суға қаныққан кеуекті материалдар (жеңіл бетон, пенопласт, сүрек жəне т.б.)

Ылғалдылық, су сіңіру

Газ тəріздес

Бетон қоспасы, қыш массасы, қалыптастырғыш полимер массалар, мастик, бояу суспензиялары (бояу жəне эмаль)

Созылымдылық, тұтқырлық, қалыптастырғыштық

Сұйық

Битум, полимер жəне басқа эмульсиялар (мастика, желім, бояу, технологиялық сұйықтық негіздері)

Дисперциялағыштық, қаттануға төзімділік

Газ тəріздес

Көпіршіктелген қалыптастырғыш массалар (пенопласт, газобетон жəне т.б. алу үшін)

Цемент жəне басқа тұтқыр заттар, балшық, құм, шағыл, шынымақта, ұнтақ тəріздес толтырмалар

Дисперстілік, түйіршікті құрам, бос қуыстық

Сұйық

Газ тəріздес

Дисперстік жүйелер жоқ -

дискретті фаза деп аталатын бөлектелген бөлшектерден тұратын бөліктен тұрады. Осы екі құрылымдық құрамдастардың агрегаттық күйіне байланысты көп фазалы жүйе ретіндегі материалдардың тоғыз типін ажыратуға болады (1.1- кесте). Дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты біз технологиялық үрдістің үш кезеңінін бірінде ұсынылған материалдарға иеміз. Дайындау кезеңінде шикізат қоспасының компонеттері ауа дисперсиялық ортасымен ұсақталған масса болып табылады (цемент, құм, балшық, шағыл жəне т.б.). Қалыптастыру кезеңінде материалдардың сұйық дисперсиялық ортасы болады жəне болашақ бұйымдардың қалыбын беретін илемді қоспа болып табылады (бетон қоспасы, қыш массасы) жəне аққыштық, тұтқырлық, қалыптасушылық (технологиялық қасиеттер) шегімен сипатталады. Дайын өнім кезеңін беріктік, қаттылық, ұзақ мерзімділікпен (техникалық қасиеттер) сипатталатын, қатты дисперсиялық ортамен берілетін материалдар танытады. Қалыптастыру кезеңінен дайын өту үшін дисперсиялық орта байланыстырушы, сұйық күйден қаттыға өтуге қабілетті түрде ұсынылады. Қату өнімдердің химиялық құрамы өзгеретін физика- химиялық үрдістер (тұтқырлар гидратациясы, полимер алу реакциясы), не болмаса физикалық үрдістер (металл, шыны, полимер, битум балқытпасының қатуы, үлдіртүзуші заттарды еріткіш буланған кезде астам қаныққан ерітіндіден бөліну) нəтижесінде жүзеге асады.

1.2.

Балқытпаның салқындау жылдамдығына байланысты кристалл немесе аморфты күйдегі заттар алуға болады. Заттардың бұл екі күйі атомдық құрылымы жəне қасиеттерімен ерекшеленеді.

Кристалл құрылым.

Кристалл құрылым балқытпа өте баяу салқындаған кезде түзіледі, сонда атомдардың (иондар) кеңістікте орын ауыстыру жəне барынша орнықты қалыпқа орналасу мүмкіндігі  бар, онда əлеуетті энергиясы қоршаған атомдардың күштік өрісінде минималды. Заттан атомды жою үшін оған ұстап тұрған күшті жеңу үшін қажетті энергияны қосу керек. Бұл энергия кристалдағы атом байланысының күшін сипаттайды.

Барынша орнықты орналасып, əрбір атом көршілерімен бірдей қоршалады. Атомдардың орталықтары арқылы үш бағытта жүргізілген сызықтар тік болып табылады жəне кристалл тор құралды, олардың элементар ұяшығының осы затқа тəн пішінге ие болады. Бұдан əрі біз кубтық торды қарастырамыз, ол əр ұяшық көлемінің орталығында (көлемдік-орталықтандырылған тор) немесе əр қырдың орталығында (қырлы-орталықтандырылған тор) атомдардың болуымен қиындайды.

Кристалл анизотропиясы

Материалдар анизотропиясы олардың макроқұрылысына, мысалы, ағаш талшықтарының діңгек осі бойымен орналасуына байланысты. Кездейсоқ бағдарланған анизотропты кристалл түйіршіктердің көп санынан тұратын материалдар изотропты.

Полиморфизм (аллотропия)

Кварц (SіO

) 573°С дейін қыздырған кезде β-дан α-ға түрленеді; содан соң 870°С температурада ол тридимитке, 1 470°С температурада кристобалитке өтеді. Полиморфизм қабілеті металдарда жиі байқалады.

Изоморфизм

Шынайы кристалда атомдардың барлығы дұрыс орналаса қоймайды. Кристалл тордың жекелеген тораптарында атомдар болмауы мүмкін; кейбір атомдар торап арасында орналасуы мүмкін. Торға бөтен атомдар кіріктірілуі мүмкін. Егер атом жазықтықтардың бірі (бір жазықтықта орналасқан атомдар жиынтығы) кристалдың бір ұшында басталып, оның ішінде түзіледі жəне басқа ұшына дейін жетпейді, мұндай ақау

түйіршіктер арасындағы шекара

табылады. Ол ақау шығысының беті болып табылады.

Ақаулардың болуының салдары идеалдыға қарағанда біршама төмен шынайы кристалдардың беріктігі.

Аморфты құрылым.

Аморфты құрылым балқытпа тез салқындаған кезде түзіледі, сонда атомдар қатты күйге көшкенде кристалл тор түзуге үлгермейді, сұйықтықта орналасқан қалыптарға жақын қалады. Аморфтық құрылым мүлдем бей-берекет болып табылмайды. Атомдардың жақын маңында осыған ұқсас тəртіп байқалады. Заттардың аморфтық күйі кристалл күйге қарағанда термодинамикалық тұрақсыз (метатұрақты) болып табылады. Сондықтан қыздырған кезде атомдар белгілі қозғалғыштыққа ие болып, аморфты денеде кристалдану жүреді. Термодинамикалық тұрақсыздық аморфты заттардың жоғары химиялық белсенділігін тудырады. Аморфты заттар мөлдір, себебі жарық толқындарын шашырататын кристалдар арасында шекара жоқ. Мұндай заттар шыны деп, ал олардың құрылымы - шыны тəріздес деп аталады. Құрылыста минералды жəне полимер балқытпадан алынатын шыны қолданылады. Көп фазалық жүйе құрылымы əр түрлі. Жалпы жағдайда олар бөлшектер арасындағы түйіспе түрі бойынша ерекшеленеді. Сұйық дисперсиялық ортасы бар материалдар (қалыптасу кезеңінде) сұйық қаттама арқылы жүзеге асырылатын жəне бөлшектердің бір біріне қатысты ығысуына жол беретін салыстырмалы əлсіз түйіспелері бар коагуляциялық құрылымға ие. Бөлшектер арасындағы қашықтық (қаттама қалыңдығы) дискретті фаза концентрациясына байланысты жəне 1-ден 100 нм дейін. Аз концентрацияланған жүйелерге жұқадисперсті пигмент  суспензиясы жəне байланыстырушы сұйықтығы бар толтырмадан тұратын көптеген лак-бояу материалдары жатады. Жоғары концентрацияланған жүйелер болып бетон жəне еритін қоспа, қыш массасы, мастик жəне т.б. табылады. Қатты дисперсиялы ортасы бар материалдар үшін «кіріккен» бөлшектер арасындағы берік түйіспе тəн. Аморфты дене құрылымы бұл жағдайда

БЕТТІК ҚҰБЫЛЫСТАР ЖӘНЕ МАТЕРИАЛ ҚАСИЕТТЕРІН ҚАЛЫПТАСТЫРУ

молекулаларымен өзара əрекеттестікке қарағанда қаттырақ əрекеттеседі, сұйықтық тамшысы бет бойынша ағады да - оны жібітеді. Сонда жібітудің шеткі бұрышы θ < 90°, ал cos θ > 0 (1.2-сурет, а). Егер сұйықтық молекулалары қатты дене молекулаларымен қарағанда өзара қаттырақ əрекеттессе, сұйықтық тамшысы ақпайды: θ > 90°, cos θ < 0. Бұл үрдістің шеткі жағдайы толық жібу болып табылады, онда θ = 0, cos θ = 1 (Сұйықтық мономолекулярлық қабат түзілгенге дейін ағады) жəне толық жібімеу, онда θ = 180°, cos θ = -1 (тамшы сфералық формуланы сақтауға тырысады). Дене беттерінің суға жібу қабілеті қатты дене - газ (қ-г); қатты дене - сұйықтық (қ-с); сұйықтық - газ (с-г) шектерінде σ беттік керілудің үш күші əсерінің нəтижесі болып табылады (1.2-сурет, б ). Тамшының ағуы жібу периметрі ұзындығының əр бірлігіне əсер ететін күштердің тепе- теңдігі туындағанда тоқтайды. Тепе-теңдік шарты Юнга теңдеуімен беріледі:

σ қ-г = σ қ-c +σ с-r

cos θ немесе cos θ = (σ қ-г

қ-с )/σ с _ г

Жібітудің шеткі бұрышы: кварц үшін - 0°, малахит - 17°, графит - 55°, тальк - 69°, парафин - 106°, тефлон - 108°. Шынайы бет ешқашан тап-таза болмайды. Бетте  ластаушы заттардың, оксид үлдірдің, адсорбцияланған ауаның болуы жібуге қатты əсер етеді. Кварцтың майдың жұқа үлдірімен жабылған гидрофильді беті гидрофобты болады.

Адгезия күші аз қашықтықта ғана əсер етеді. Олардың  туындауы үшін фазалар түйісуі қажет. Қатты дене жағдайында түйіспенің қомақты ауданын жоғары қысым жағдайында да қамтамасыз ету қиын. Жайпақ

тегістелген беттері бар пластиналарды бірінің үстіне бірін қатарласа, олардың жабысуын сезуге болады. Адгезияның қомақты күштері пластиналар бетін сумен немесе басқа сұйықтықпен сулаған кезде туындайды, өйткені сұйықтық сулангған беттің барлық ауданы бойынша қатты денемен түйіседі. Осылайша жақсы жабысуды қамтамасыз ету үшін фазалардың бірін сұйық немесе тұтқырсозымды күйге көшіру керек. Бұл қағидат жабыстыру, дəнекерлеу, материалдарды пісіру, бетке лак-бояу, гидрооқшаулағыш жабын, сылақ ерітінділерін жағу, композициялық материалдар (пластмасса, бетон, қыш бұйымдар) алу кезінде пайдаланылады, сонда толтырғыштар немесе толтырмалар сұйық байланыстырушымен араластырады, олар соңынан қатты күйге көшіріледі. Когезиялық əрекеттестік фазаларды бір аудан қимасы бойынша үзу үшін қажетті W кг

Дж/м

жұмыс когезиясымен сипаттайды. Фазаны үзу кезінде екі бет түзіледі (əрқайсысының ауданы бірлікке тең) сұйықтық жағдайында беттік керілу σ с-г

, ал қатты дене жағдайында σ қ-г

(1.3-сурет, а

). Сəйкесінше сұйықтық когезиясының жұмысы W

= 2σ с-г

, ал қатты дене - W

= 2σ қ-г

тең.

а        б а

б

Адгезияның жұмысы фазалар арасындағы контакт байланысын үзуге жұмсалатын энергияның аудан бірлігіне қатынасымен анықталады. Газ ортасындағы сұйықтық пен қатты дене арасындағы адгезия жұмысын

а ,

Дж/м

анықтап көрейік. Контакт үзілгенге дейінгі аудан бірлігінің энергиясы ϭ қ-с

тең. Үзілгеннен кейін беткі керілісі бірінде а с-г

тең, екіншісінде - ϭ қ-с

тең беттер түзіледі (1.3-сурет, б

). Бұл жағдайда адгезия жұмысы Дюпре теңдеуі бойынша анықталады:

a

с - г + ϭ

қ - г

қ-с 1.2 ϭ

a

Қатты дене - сұйықтық жағдайында адгезия мен когезия шеткі сулану бұрышына байланысты:

a

к

cos θ = 1 (толық сулану) кезінде W a

к , яғни созылу кезіндегі үзілу мəні контакт бойынша да, сұйықтық бойынша да тең ықтималды. cos θ =

-1 (толық суланбау) W a

= 0, демек, адгезия жоқ. Аралық жағдайда cos θ = 0

a

к

емес, өйткені қатты дене-ауа шекарасындағы беткі керіліс белгісіз. Бұл жағдайда адгезия аудан бірлігі бойынша адгезиялық қосылысты үзуге қажетті күшпен сипатталады.

Капиллярлық құбылыстар.

Беткі керілістің күшімен сұйықтық сфералық пішінге енуге ұмтылады. Бұған сұйықтық көлемі көп болған кезде бетті жалпайта түсетін ауырлық күші кедергі туындатады. Сұйықтық көлемі

азайған кезде ауырлық күші тамшының радиус текшесіне пропорционал түрде төмендейді, ал осы кезде тамшы беті радиус квадратына пропорционал түрде азаяды. Тамшы түйірлері тым ұсақ болған жағдайда беткі керіліс күштері ауырлық күшінен басым түсіп, беті майысады, осының арқасында тамшы беткі керіліс күшінің ϭ əсерімен жəне қисаю орталығына қарай бағытталып ішкі қысыммен ρ

сығылады (1.4-сурет, а

). Осы қысымның ықпалымен тамшы көлемі ϭ

дейін азайып, ρδV

жұмысы жасалады. Осы кезде SS-тағы тамшы бетінің ауданы қысқарып, δ

-тағы беткі энергия азаяды.

Тепе-теңдік кезінде дене температурасы өзгеріссіз болатын болса, энергияның сақталу заңына сəйкес былай жазуға болады  (Лаплас теңдеуі):

Сфера үшін ρδV

= ϭδ

, немесе ρ = ϭδ

/ δ

.        (1.3)

δ

/ δ

= 2 / r,

мұндағы r - сфера радиусы.

Олай болса ρ = 2ϭ / r, мұндағы 1/r - бұл дисперстілік. Дисперстілік неғұрлым үлкен болса, тамшыдағы ішкі қысым соғұрлым жоғары болады. Сұйықтық бетінің қисаюы (мениск түзілуі) тар капиллярларда орын алады. Капиллярдағы сұйықтықтың көтерілуі немесе түсуі менисктің қисаю бағытына (ішкі қысымның бағытына ρ

) қарай жүреді (1.4-сурет, б ). Бұл капиллярдың жақтауларының сулануымен анықталады. Гидро- фильдік капиллярдағы (θ < 90°) мениск ойыс болып келеді, сұйықтық көтеріледі; гидрофобтық капиллярдағы (θ>90°) мениск дөңес, сұйықтық капиллярдан сыртқа ығыстырылып шығады.

Радиусы

гидрофильдік капиллярдағы сұйықтықтың көтерілу биіктігін h есептеп көрейік. Тепе-теңдік күйінде (1.3) формуласымен табылатын капиллярлық қысым

/ δ

тең су бағаны салмағымен теңгеріліп тұрады. Менисктің сфералық пішінін (dS / δV = 2 / r) жəне мениск радиусы r

/ cos θ) ара қатынасын ескере отырып, алатынымыз, мұндағы ϭ - судың беткі керілісі; θ - шеткі сулану бұрышы; ρ - судың тығыздығы; g

(1.4) формуладан көріп тұрғанымыздай, бір сұйықтық үшін (ϭ = const, ρ = const) капилляр радиусы кеңейіп, гидрофильділігі (cos θ)

жоғары болған сайын, капиллярлық көтерілу биіктігі ұлғая береді. cos θ<0 (гидрофобтық капилляр) кезінде h

< 0 сұйықтық капиллярға жұтылмайды. Сұйықтықты гидрофобтық капиллярға h

= 0 деңгейіне қысып енгізу үшін ρ =

-2ϭcos θ /

қысымын қолдану керек.

Гидрооқшаулау қорғау конструкциясының тəсілі осы қағидатқа негізделген. Материалдарды капиллярлардың жақтауларын аса жұқа гидрофобтық қабықпен жабындайтын арнайы сіңгіш құрамдармен өңдейді (14.12-тармақтарын қараңыз). Бұл кезде сұйықтықтың ылғалы материал кеуектеріне өте алмайды, ал су булары кеуектерден еркін шыға алады. Бетон қоспасы мен қыш массасы негізінен екі қисықтық радиусы бар су манжеттерінде əрекет ететін судың беткі керіліс күштері есебінен бір-бірімен байланысады (1.4-сурет, в).

Осы суретке перпендикуляр жазықтықтағы r

радиусы суреттің жазықтығында жатқан r

радиусынан əрқашан үлкенірек, сондықтан су манжетіндегі қысым сыртқы қысымнан төмен, бұл түйірлердің ұстасып тұруына септігін тигізеді.

Адсорбция . Фазалық бөліну беті, еркін энергияға ие, өзіне атомдарды (иондарды) немесе заттардың молекулаларын тартады, газ фазасында немесе сұйық ерітіндіде орналасады, беттің энергиясын төмендетуге əкеледі. Бұл құбылыс адсорбция деп аталады, ал оған кері үрдіс десорбция деп аталады. Адсорбция нəтижесінде заттардың концентрациясы ерітінді көлемінде азаяды, ал үстіңгі қабатта тепе- теңдік орнатылғанша дейін артып отырады. Егер ерітіндіде бірнеше заттар болса, онда оның бетінің кернеуін азайтатын затты таңдау қажет. Қатты фаза су немесе сұйықтыққа қатысты адсорбент болып табылады (бетінде адсорбция болатын зат). Сұйық-сұйықтық интервалында немесе сұйық-газ интерфейсінде молекулалар бірінші фазада да, екінші фазада да адсорбациялана алады. Бұл жағдайда адсорбат (адсорбланатын зат) - олардың арасына бөлгіш қабат түзеді. Адсорбция физикалык кайтымды жəне химиялық (немесе хемосорбциялық) қайтымсыз. Физикалық абсорбция кезінде адсорбенттар мен адсорбанттар арасында молекулааралық тартылыс күші жұмыс істейді, ал химиялық адсорбция кезінде - химиялық байланыс күші (молекула ішіндегі атомдар арасында жұмыс істейтін күштер). Хемосорбция кезінде беттік молекула қалыптастыратын, адсорбент пен адсорбат арасында химиялық реакция пайда болады:

мұнда

бет қабатындағы адсорбаттың массасы ;

фазааралық беттің ауданы .

Ерітіндідегі адсорбцияның изотермалары (A адсорбциясының тұрақты температурадғы Т ерітіндінің концентрациясына тəуелділігінің графигі) 1.5-суретте көрсетілген. (Т3 > Т2 > Т1). Изотерманың тік секірісі (1-бөлім) адсорбенттің салыстырмалы еркін бетіне тəн. Адсорбент бетінің қанықтылығы

-бөлімге сəйкес келеді.

-бөлім аралық болып табылады. Температураның ұлғаюы кезінде молекулалардың жылу қозғалысы артып, адсорбция азайып кетеді, бірақ оның ұмтылатын

шегі сол қалпында қалады,жиі іске аспайтын, жоғары концентрацияны қажет етеді. Адсорбция кезінде жылу бөлінеді, себебі адсорбенттің беттік энергиясы азаяды. Егер заттың концентрациясының жоғарылауымен заттың беттік кернеуі фаза бөлімдерінің шекарасында азайса, онда мұндай заттар ББЗ (беттік-белсенді зат) деп аталады. Беттік белсенді заттардың молекулалары дифилді болып табылады, яғни гидрофильді (судан шығарылатын) көмірсутек бөлігі (CH2 топтарының тізбегі) жəне гидрофильді (суға түсетін) функционалдық топқа ие: - COOH, - NH

OH жəне т.б. Дифильді молекуланың əдеттегі бейнесінде функционалды топ - шеңбер ретінде анықталады, ал гидрофобты көмірсутекті радикал - сызықпен (1.5-сурет,

в, г ). Адсорбциялық қабатта дифильдік молекулалар полярлы топқа - поляр фазасына (мысалы, суға), ал полярлы емес көмірсутекті радикалды- полярлы емес фазаға (мысалы, ауаға) түрлендіреді (1.5-сурет, д ). Қатты денеде тұрақты беттік белсенді заттар полимолекулалық қабаттарды қалыптастыра алады (1.5-сурет, е

), мономолекулалық қабаттардың саны бетінің гидрофильді ( θ

<90°) немесе гидрофобты ( θ >90°) болуына байланысты. Бетон қоспасының пластификаторларын, полимерлі композицияларды, керамикалық массаны қоспа ретінде құрылыс материалдарының технологиясындағы кеңінен қолданылатын беттік-белсенді заттар; бояу жəне лак- материалдарда эмульгаторлар мен тұрақтандырғыштар; пенобетон жəне пеносиликат өндірісінде жəне т.б.

2-тарау.

ҚҰРЫЛЫС        МАТЕРИАЛДАРДЫҢ        НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ

2.1.

Дисперсиялық ортаның ортақ күйіне  сəйкес  (1.1-бөлімшені қараңыз) материалдардың қасиеттерін үш топқа бөлуге болады.

қабілетін сипаттайтын технологиялық қасиеттер. Технологиялық қасиеттерге икемділік, тұтқырлық, беріктік қабілеті, жұмыс қабілеттілігі, өңдеу қабілеті, жылдамдықты емдеу жəне т.б. кіреді.

2.2.

ץ

= m / V таб . ,

мұнда m - кептірілген үлгідегі масса; V таб

тес

. тесік көлемі мен V абс

. абсолюттік көлемі (материалдың тығыз бөлігінің көлемі):

таб

кеу

абс .

абс .

Үйінділік тығыздығы ץ н

ץ н

= (m - m

мұндағы m

m

Бұрмаланған күйдегі ұнның салыстырмалы мəндерін ץ н алу үшін өлшеуіш ыдыс стандартты көлбеу жазықтықта гипспен толтырылады, ал портландцемент стандартты шұңқырмен толтырылады.

Шын кеуектілік П о

(%) - материалдың көлемін кеуектермен толтыру дəрежесі болып табылады:

о = (

кеу . /

таб .

) 100 = [(

таб

абс . ) /

таб .

] 100 = [(ρ - ץ

2.1-кесте

Абсолюттік тығыздық р, кг/м3

массасы бойынша —

көлемі бойынша —

м = [( т

қанық

) /т

о [(т

в

таб\

в

к

(%) — бұл көлемнің капиллярлық (ашық) кеуектермен толығу дəрежесі:

к

= (Укап/ Утаб)Ю0, мұндағы У кап

Бұл кеуектерге су толады, сондықтан У кап

шамамен кеуектердегі су көлеміне тең: У кап

к

о

. Сондықтан В о

з

з

о .

Барлық аталған сипаттамаларды эксперимент жүзінде келесі төрт шаманың алынған мəндеріне қарап есептейді: үлгінің кептірілген (m)

жəне суға қаныққан (т

қанық )

күйіндегі көлемі; кепкен үлгінің табиғи көлемі (У таб

) жəне абсолютті көлемі (У абс ).

Массаны үлгілерді аналитикалық жəне техникалық таразыларда өлшеу арқылы анықтайды.

Үлгілерді кептіру зертханалық кептіру шкафында (100... 110) °С температурада жүргізіледі. Үлгілерді мерзімді түрде өлшеп, кептіру барысында массаның өзгеруін бақылап отырады. Масса өзгеруін тоқтатқанда, кептіруді аяқтап, үлгілерді суыту үшін эксикаторға (бітеу қақпақты бітеу шыны ыдыс) орналастырады. Үлгілерді суға қанықтыру үшін оларды суға астына төсеме салып батырып қояды немесе ыдыстағы судың деңгейін толықтырып отырады. Ашық кеуектерге су толу үрдісінің аяқталғанын мерзімді өлшеулер кезінде массасының тұрақтауына қарап анықтайды. Өлшемес бұрын үлгіні жұмсақ шүберекпен сүртіп отырады. Үлгінің табиғи күйіндегі көлемін анықтау үлгінің пішініне қарай əртүрлі əдістермен орындалады. Дұрыс пішінді үлгілерді (текше, цилиндры) штангенциркульмен өлшеп, көлемін есептейді: У

текше =

цил = nr

h, мұндағы г, h

Бұрыс  пішінді  үлгілерді  суға  қаныққан  күйінде  кəдімгі  жəне гидростатикалық   өлшеу   жолдарымен   өлшеп,   көлемін   осы   өлшеу нəтижелерінің су тығыздығына бөлінген айырмасы ретінде анықтайды. Гидростатикалық өлшеу - дұрыс пішінді үлгісін суға айыппұл сым пайдаланып балансына тоқтатылған кезде (2.1, а

сурет) анықталады жəне су

rc = m rc g

, оның салмағы əуе G

= m

g, тартып шығарыңыз, құнының  салмағы кем  болып  табылады =  tgsd (Архимед)  қоныс су салмағына   тең   болуға   мəжбүр:

ρ

g,   мұнда m rc , m

Б ұ р м а л а н б а ғ а н м а т е р и а л д а р д ы ң үлгілері (қиыршық тас) гидростатикалық өлшеу арқылы сыналады, бірақ сынақ схемасы біршама өзгертілген (2.1-сурет, б ). Таразының табанында суы бар ыдысты орнатып, бос шелек суға батырылады жіңішке сымға штативпен тоқтатылады. Тепе-теңдік басқа жүктеме арқылы теңдестіріледі. Шөмке шақпақтас (шағылысқан тас) шелекке құйылады. Сонымен қатар, салмақтардың тепе-теңдігі күші қиыршық тасқа əсер етеді. Судың тығыздығына бөлінетін тепе-теңдікті қалпына келтіру үшін қажетті масса ∆ m

мəні қиыршық астықтың көлеміне тең:

таб. = ∆ m / ρ

Абсолютті көлемді тек үлгіні ұсақ ұнтақты түрлендіру арқылы ғана анықтауға болады. Шағылыстыру кезінде тұтас түтікшелер ашылады, оны тұтастай үлгіде сынағанда суға  енбейтін  еді. Сынаманың қалыңдығы азайған сайын абсолютті көлем анықталады.

Ұнтақтың көлемінің кеңеюінің екі қауіп-қатері бар (2-сур., в

сұйықтықты түбіне дейін толтырыңыз, содан кейін сұйықтық үстіне көтерілгенше дейін ұнтақты материалды құйыңыз. Құйылған материалдың көлемі тəуекелдер арасындағы көлемге тең (əдетте 20 немесе 10 см3).

б

в ):

2.3.

Ылғалдылық

(%) - бұл шарттардағы материалдағы ылғалдылығы: W  = [(m w

w

Ылғалдылығы артқан сайын, көлемі (ісінуі) артады, беріктігі азаяды жəне материалдардың жылу өткізгіштігі артады. Ылғал тартқыштық - материалдың ауаның дымқыл буынын адсорбциялау мүмкіндігі. Гигроскопиялық болғандықтан, ауада болған кептірілген материалдар белгілі бір ылғалдылыққа ие, ол тепе-теңдік деп аталады, себебі ауа ылғалдылығымен ауысып, онымен тепе- теңдікке ұмтылады. Ең гигроскопиялық материал - ағаш; ауа-құрғақ күйдегі ылғалдылығы 9 ...15% болуы мүмкін.

Суға төзімділік

k p =

қан. /

p <0,8 бар материалдар су өткізбейді, олар суда жұмыс істейтін құрылымдарда қолданылмайды.

Суға төзімділік судың қысымының ең үлкен айырмашылығымен ерекшеленеді, бұл материал стандартты сынақта кездеседі (9.5-бөлімін қараңыз).

Аязға төзімділік тұжырымдамасы өте тығыз жəне кеуекті материалдар үшін бірдей. Битум мен полимерлерге негізделген материалдарға, сондай-ақ аязға төзімді металдарға арналған, біз суықта пластикалық қасиеттерді ұстап тұру жəне материалдың мыжылып қалмайтын төмен температурада аязға төзімділігін сипаттай аламыз. Бетон, кірпіш жəне басқа да кеуекті материалдардың аязға төзімділігі су толтырылған үлгілердің өздерінің беріктігін сақтауға мүмкіндік береді, бұл оларды терісте бірнеше рет мұздату жəне еріту арқылы жүзеге асырылады. Материалдың аязды бұзылуы мұзға ауысу кезінде судың кеңеюі нəтижесінде пайда болады (массасы мұздың көлемінен шамамен 9% судың көлемінен үлкен).

сипатталады - материал стандартты сынақ жағдайында тұратындай мұздату жəне еріту циклдерінің саны. Аязға төзімділік дəрежесі судың ықтимал қанықтылығына жəне температура ауысқан кезде 0°C температураға байланысты нысанның дизайнын орнатады.

Аязға төзімділікті бағалаудың тікелей əдісі мыналарды қамтиды: Негізгі үлгілердің беріктігі бақылаудың беріктігіне қатынасы- аязға төзімділік коэффициенті (

аяз. =

нег. /

бақ. ) деп аталады. Егер аязға төзімділік коэффициенті белгілі бір нормаланған мəннен төмен болмаса, материал алдын-ала белгіленген циклдерге ұшыраған деп саналады (кірпіш үшін - 0,75, гидравликалық бетон үшін - 0,95). Кішігірім ашық кеуекті болса, аязға төзімділігі жоғары болады; тозаңдаған ауа көп қалдырылады, мұздаған су кеңейтіліп, қысымның көтерілуіне жол бермейді, оңай сығылады; керген кезде материалдың беріктігі жоғары болады.

Ғимараттар пен құрылыстардың қоршау конструкцияларын жобалау кезінде материалдардың жылу-физикалық қасиеттерінің маңызы өте зор, олар материалдарды таңдау кезінде ескеріледі. Конструкциялардың жылу əсерінен керілу мəселесін бұл қасиеттерін

əсер ететін болса, онда оның температурасы ∆ t

градусқа өседі.

/ ∆ t қатынасы жүйенің жылу сыйымдылығы деп аталады. Материалдың сипаттамасы дегеніміз температураны 1 К көтеру үшін массасы 1 кг денеге берілетін жылу мөлшері (Дж) болып табылатын үлестік жылу сыйымдылығы с болып табылады

: с = C / т,

мұндағы m

Көп фазалық жүйелер үшін жуықталған нəтижені егер əр фаза үшін үлестік жылу сыйымдылығы с і

жəне масса m і

белгілі болса, аддитивтілік ережесі бойынша алуға болады:

Егер металл білігінің бір шетін отқа қыздыратын болса, онда оның екінші шеті де ыси бастайтынын сезуге болады. Бұның себебі сол - ыстық шетіндегі атомдар өздерінің тербелу жиіліктері мен амплитудасын ұлғайта отырып, көршілес дұрыс қызбаған атомдарға əсер ете отырып, оларды қатты қозғай бастайды. Олар өз кезегінде тербелу энергиясын басқаларына береді, осылайша жылу білікнің ыстық ұшынан салқын жағына қарай ауысады. Барлық қатты денелердегі жылу тор (атом ядролары) тербелуі тарайды. Металлдарда жылуды таратуға сондай-ақ өткізгіштік электрондар қатысады, олардың жылу өткізгіштігі атом торымен салыстырғанда екі еседей жоғары. Сондықтан металлдардың жылу өткізгіштігі өте жоғары. Жылу өткізгіштіктің классикалық теориясының негізінде Фурье заңы жатыр, оның жақтауының қалыңдығына δ ғана байланысты өзгеретін жəне уақытқа т тəуелсіз температурасы бар жазық параллель біртекті жақтаудағы (2.2-сурет) көрінісі келесідей

= λ ( t l t

tz) Sτ , δ

(2.1)

мұндағы

жақтау арқылы жақтау бетіндегі температуралардың айырмасына тең уақыт τ ішінде өтетін жылу мөлшері θ = (t

); λ - пропорционалдылық коэффициенті, ол ішкі жылу өткізгіштік коэффициенті Вт/(м-°С) деп аталады.

(2.1) теңдеуінен көріп тұрғанымыздай, λ коэффициенті = Qδ /(θ

τ) -

бұл қалыңдығы 1 м, ауданы 1 м

біртекті жақтаудан 1 с ішінде 1 К жақтау температураларының айырмасы кезінде өтетін жылу мөлшері. Фурье заңы λ мəнінің температураға тəуелділігін ескермейді. Нашар

өткізетін материалдар үшін t =

-100...800°С температура кезінде бұл тəуелділікті λ t = λ

(1 + β t

) теңдеуімен көрсетуге болады, мұндағы λ t , λ

t жəне 0°С температура кезіндегі жылу өткізгіштігі коэффициенттері; β - оң сан.

t

q

Қозғалмай тұрған құрғақ ауа үшін t =

0...200°С кезіндегі λ мəні λ t = λ

(1 + 0,0032 t

) теңдеуіне сəйкес температураға аса тəуелді, мұндағы λ

= 0,0238 Вт/(м ·°С). λ мəніне əсер ететін басқа факторлар материал ерекшеліктеріне жатады, сондықтан λ оның жылу оқшаулау қасиеттерінің сипаттамасы болып табылады. λ төмендеген сайын, материалдың жылу оқшаулау қасиеттері соғұрлым жақсара түседі. Бұл қасиеттері негізінен оның кеуектілігіне жəне ылғалдылығына байланысты. Материал көлемі кеуектермен (ауамен) толған кезде оның жылу өткізгіштігі күрт төмендейді, өйткені қозғалмайтын ауаның λ мəні өте төмен. Кеуектердегі ауа конвекциясы (алмасуы) жылу өткізгіштікті арттыра түседі. Конвекцияны азайту үшін кеуектердің өлшемдері мейлінше кіші болуы тиіс. Ең үздік жылу оқшаулау материалдарына кеуектілігі аса жоғары (100%-ға жақын) жəне бір-бірінен оқшауланған кеуектері тым шағын материалдар жатады. Мұндай материалдардың жылу өткізгіштігі ауаның жылу өткізгіштігіне жақындайды.

Тығыздық сызықтық тəуелді шынайы кеуектілікпен байланысады ץ

= ρ(1 - П

/100), сондықтан жылу өткізгіштіктің жанама сипаттамасы болып табылады. ץ

неғұрлым төмен болған сайын, λ мəні де төмен, бұл жағдайда материалдың жылу оқшаулау қасиеттері жақсарғанымен, беріктігі нашарлайды. Кеуектерге түскен ылғал материалдардың жылу өткізгіштігін қатты арттырады. Құрғақ ауаның λ коэффициенті (конвективті жылу алмасусыз) 0,024 құрайды, ал су үшін λ = 0,8 Вт/(м ·°С), бұл 25 есе көп. Материал  кеуектеріндегі  ауаны  су  алмастырған  кезде  оның  жылу

өткізгіштігі көлемді ылғалдылық

артқан кезде сонымен бірге өсіп отырады: λ w

= λ + δ

o ,

мұндағы λ - құрғақ материалдың жылу өткізгіштігі; δ

δ

мəні 0,002...0,004 шамасында болады).

Кеуектерде су қатып қалған жағдайда жылу өткізгіштігі 4 еседей артады, өйткені мұздың δ мəні 2,32 Вт/(м · °С) құрайды. Демек, жылу оқшаулау материалдарын ылғалдан қорғау керек.

(СТКК) сипатталады, ол бұйым 1°С-қа қызған кезде қандай үлеспен ұзаратынын көрсетеді. Кейбір материалдар үшін СТКК жəне басқа жылу-физикалық сипаттамалар 2.2-кестеде келтірілген.

2.2-кесте

Жылу өткізгіштігінің коэффициенті

, Вт/(м ·

Үлестік жылу сыйымдылығы с, кДж/(кг · °С)

-5

Гранит

2,9

0,84

1,4

0,8

0,80

2,7

1,7 6.9

Су

Мұз 2,3

2,1

Болат

Мыс

Беріктік

Егер білікті

күшімен созатын болса, оның ұзындығы ұлғаяды. Демек, атомдар арасындағы қашықтық ұзарып, өзара тартылыс күштері ұлғаяды.

Бұл ішкі күштер сыртқы күшті

теңгеріп отырады. Тепе-теңдік шарты қималау əдісімен құрылады. Білікті ойша екі бөлікке  бөліп, оның біреуін қарастырайық (2.3-сурет). Бұл бөліктегі тепе-теңдік өзгермеуі үшін, қолданылмайтын бөліктің əрекетін əр атомға түсірілетін ішкі күштердің f

n

Ішкі күштерді əр атомға емес, көлденең қималы аудан бірлігіне түсіру қажет болатын болса, бұл шама кернеу деп аталады: ϭ = fn /

, мұндағы

Өлшем бірліктері (ӨБ) жүйесіндегі кернеуді өлшеу бірлігі ретінде паскаль (Па) қолданылады: 1 Па = 1 Н/м

. Бұл өлшем құрылыс материалдары үшін тым кіші болғандықтан, əдетте мегапаскаль (МПа) қолданылады: 1 МПа = 10

Па.

Кейде техникалық жүйе бірлігі - кгс/см

қолданылады (кгс - күш килограммы). 1 МПа = 9,81 кгс/см

. n /

= const дейтін болсақ, онда ϭ = const f , бұл дегеніміз кернеудің атомдар түріне ғана емес, яғни заттардың қасиеттеріне байланысты екенін көрсетеді.

Әрі қарай

күшін ұлғайта отырып, атомдарды бір-бірінен байланыстарын үзетіндей етіп ажырату керек. Үлгіні үзу жүзеге асырылады. Бұзылу сəтінде кернеу

үлгінің беріктігінің шегі ретінде қабылданатын ең үлкен мəніне жетеді.

ρ созу арқылы беріктік шегін эксперимент түрінде анықтаған кезде үлгінің алдымен көлденең қимасын өлшеп, содан соң үзуші машинада үзілгенге дейін созып, сынау кезінде қолданылған ең үлкен жүктемені

max

тіркейді. Беріктіктің шегін келесі формуламен анықтайды

ρ =

max /

(2.2)

мұндағы

Шын мəнінде көлденең қиманың ауданы тұрақты емес - ол білік ұзындығы артқан сайын кішірейе береді, созылған кезде беріктіктің шынайы шегі (2.2) формуламен есептелген беріктік шегінен үлкенірек. Эксперимент жүзінде алынатын материалдардың беріктігінің мəндері беріктік шегі кернеу сияқты f атомдардың өзара əрекеттесу күшіне пропорционал деген пайымдауларға негізделіп есептелген теориялық мəндерден екі еседей төмен болып шығады. Іс жүзінде бұл мінсіз кристаллдарға сəйкес келеді, нақты денелер үшін беріктік ақауларының бар-жоқтығымен анықталады (1.2-тараудың бөлігін қараңыз).

Айталық, шынының созылу бойынша теориялық беріктігі шамамен

МПа құрайды. Шыныны дайындау кезінде орын алуы мүмкін микрожарықшақтар мен əркелкіліктер оның беріктігін шамамен  100 есе төмендетеді. Шыны бетінде кесу, қаптау, тасымалдау жəне орнату кезінде қосымша ақаулардың (микрожарықшақтар мен сызаттар) пайда болуы нəтижесінде созылудың нақты беріктігі тағы 2-3 есе төмендеп, 30...60 МПа құрайды. Статистикалық беріктік теориясына сəйкес (оның негізін қалаушылар швед ғалымы В.Вейбул жəне ресей ғалымдары Т.А.Конторова жəне Я.И.Френкель) үлгі беріктігі оның көлеміндегі ең үлкен қауіпті ақауымен шектеледі. Үлгі көлемі артқан сайын ондағы ірі ақаудың ықтималдығы жоғарылай түседі, сондықтан бір материалдың əртүрлі үлгілерінің беріктігі олардың өлшемдері кішірейген сайын ұлғая береді. Мысалы, ені 100 мм терезе əйнегінің үлгілерін майыстырған кезде беріктігі 60 МПа, ені 200 мм əйнекте - 45 МПа құрады.

Масштабтық фактордың беріктікке ықпал етуіне жол бермес үшін, əр материал үшін үлгілердің стандартты өлшемдері белгіленген. Кей жағдайларда еркін өлшемді үлгілердің беріктігінің стандартты үлгілердің беріктігіне қатынасына тең масштабтық коэффициенттер қолданылады.

Үлгілерде   ақаулардың   таралуы   кездейсоқ   болатындықтан,   бір

үлгінің беріктігін материалдың сипаттамасы деп санауға болмайды. Материалдың беріктігін шынайы сипаттау үшін біршама бірдей үлгілерді сынау қажет болады.

Сығымдау арқылы сынау.

Оны текше немесе цилиндр пішінді үлгілермен гидравликалық сығымдауыштың көмегімен орындайды (2.4-сурет). Үлгінің сығымдауыш

плиталарының арасына қысып, сермерді

айналдырады. Май сорғының

электр қозғалтқышын қосып, манометрдің

тілінің ауытқуына қарап, сығымдауыш цилиндріндегі

май қысымының артуын бақылайды. Бұл кезде поршеньге

жəне тиісінше үлгіге

п

əсер етеді, мұндағы

п

Қазіргі гидравликалық сығымдауыштардың өлшеу жүйелері əдетте үлгіге əсер ететін күштің

max = p max

үлгінің көлденең қимасының бастапқы ауданына қатынасына тең:

қыс.

max /

Созу арқылы сынау.

Оны гидравликалық немесе механикалық жүктеу жүйелері бар үзуші машиналарда орындайды. Механикалық жүйеде күшті еңсеру үшін иінтіректер немесе редукторлы бұрандалы құрылғылар қолданылады. Бұл жағдайда машиналарды маятниктік күш өлшегішпен жабдықтайды (2.5-сурет). Төменгі қармауыш

арқылы үлгіге

түсірілетін созу күші

бұраманы

төмен қарай қозғау арқылы құрылады, ол айналмайды, электр қозғалтқыштан іске келтірілетін бұрамдықтың

əсерінен тегершіктің ішкі бұрандасы

бойымен алға қарай жүреді. Төменгі қармауышты

төмен қарай бұрағанда иінтірек

бұрылып, күш индикаторының тілімен

байланысып тұрған маятник

α бұрышына қисаяды.

= Fa

жəне

sіn α сəттерінің теңдеуіне сүйене отырып, тепе-теңдік кезінде екі  теңдеу  құруға болады, оларды шешкен кезде күштің

α бұрышының тангенсіне тура пропорционал екенін көреміз:

иіні мен маятниктің

жəне маятниктің

анықтайды (2.2).

ρ /

қыс . ара қатынасы материалдың жаратылысы мен оның құрылысына байланысты: талшықтары бағыттық арматураланған ағаш тақтайларда, шыны пластикте жəне басқа  материалдарда

ρ

>

ρ =

ρ

<

қыс. .

Майыстыру арқылы сынау.

Оны екі тіреуге еркін орналастырылған, бір (аралық ортасындағы), немесе екі (аралықтың 1/3 сайын) шоғырланған күш түсірілген арқалық сызбасымен орындайды (2.6-сурет).

Майыстыру кезіндегі беріктіктің шегі

ең үлкен майыстырушы моменттің

max

көлденең қиманың қарсыласу моментіне

ара қатынасына тең:

max /

. Иілу кезі арқалықты жүктеу сызбасына байланысты. 2.6-суретте а

көрсетілген сызбада

max =

max

l/4; 2.6- суретте б

көрсетілген сызбада,

max =

max l/6. Кедергі кезі үлгінің көлденең қимасының пішініне байланысты. Дөңгелек қима үшін

W = πd

/6, мұндағы d

b

h

7^777 ~7

7777777777        7777777777 \

Меншікті беріктік (конструктивті сапа коэффициенті К к.к

) - материалдың беріктік шегінің оның тығыздығына қатынасы:

к.к =

/ץ

. Созу кезінде ең үлкен мəндерге ие болатын материалдар

p /ץ

, МПа/(кг/м

), шыны-пластик - 0,22, сүрек - 0,20; болат

p /ץ

= 0,05...0,13. Кəдімгі бетонды сығу кезінде

қыс. / ץ

= 0,01...0,02; кірпіште - 0,005...0,015.

а

б

Соқпа тұтқырлық (соққылауға қарсы тұрушылық беріктігі)

Соққы кезінде тез бұзылатын материалдар сынғыш деп аталады .

Соқпа тұтқырлық көлем бірлігіне (Дж/м

) немесе үлгінің көлденең қимасының ауданына (Дж/м

) қатысты стандартты сынау кезіндегі үлгілерді бұзуға жұмсалатын жұмыспен сипатталады.

Табиғи тас материалдарды Педж копры цилиндрлеріндегі (2.7- сурет, а

) үлгілерді құлайтын жүктің (шой балға)

серіппелі соққышы

бар тоқпақ жастықпен

төске қысып, соққылайды: бірінші рет - 1 см биіктіктен, екінші рет - 2 см биіктіктен, үшінші рет - 3 см биіктіктен жəне үлгі бұзылғанша осылай жалғаса береді.

Соқпа тұтқырлықты келесі формуламен анықтайды a =

n )/

мұндағы

n

Соққы санына қарай жыныстар соққыға төзімсіз ( n

< 8), орташа ( n

= 8...16) жəне соққыға төзімді ( n

белгілі бір бұрышқа көтеріп, сол күйінде ұстатады. Арқалық түріндегі үлгіні екі тірекке

кезде маятник өзінің Ph

тең əлеуетті энергиясының бір бөлігін жұмсай отырып, үлгіні бұза отырып, инерциямен в бұрышына шалқаяды, бұған Ph

жұмысы жұмсалады. (Ph

Ph

) шамасы үлгіні бұзуға жұмсалған жұмысты білдіреді. Соқпа тұтқырлық келесі формуламен анықталады

a = P(h

мұндағы

l

α жəне β бұрыштарының мəндері маятниктен ауытқитын тілінің

Минерал

Болжалды қаттылық, МПа

Осы минералда сызат қалдыратын нəрсе

Тальк

Жұмсақ қарындаш

Гипс

Тырнақ

-иінтірек 1:10;

9, 12

Минералдар үшін Моос шəкілінің көмегімен қаттылығын сапалы бағалдау қабылданды (2.3-кестесі), ол бойынша эталон ретінде қабылданған 10 минерал əр келесі минерал алдыңғыда сызат қалдыратындай, қаттылығының өсуі бойынша орналасқан. Қалған минералдардың қаттылығын ол бірақ, скандық сипаттамасы болып табылмайтын оларға осы немесе өзге нөмірін беріп, осы шəкілге

«байлайды».

Осылай, алмаз (№ 10) апатиттен (№ 5) шəкілдегі нөмірлерге қарап ойлау болатындай, шамамен 2 есе емес, ал 20 есеге қатты. Қаттылқты сандық бағалау кезінде сыналатын материалға белгілі жүктемеде инденторді (кішкене шар, конус, шағын пирамида ж.т.б.) батырады. Жүктеме жəне алынған таңбаның мөлшері бойынша қаттылығының көрсеткішін есептейді. Индентордың нысанына тəуелді Бринелль бойынша (кішкене шар), Виккерс бойынша (шаршы шағын пирамида), Кнупп бойынша (ромб тəрізді негізі бар шағын пирамида), Роквелл

бойынша (алмаз конусы) қаттылығының көрсеткішін айырады.

Шор бойынша қаттылық қатты дененің бетіне құлаған кездегі болат шариктің кері секіру биіктігіне байланысты. Бір материалды əртүрлі əдістермен сынау нəтижелері бір-біріне сəйкес келмейді, алайда өзара келісімдеуге болады. Бриннель бойынша қаттылық Бриннель сығымдауышы арқылы анықталады (2.8-сурет). Үлгінің қырналып, тегістелген бетіне қатты шыныққан болаттан жасалған шарик кіргізіледі. Үлгінің қалыңдығына қарай 10; 5 немесе 2,5 мм-ге тең диаметрлі

шарик қолданылады. Болатты сынау кезінде күтілетін қаттылығына қарай 30

; 10

немесе 2,5

тең күш жүктемесі салынады. Жүктеменің əрекет ету уақыты қара металлдар үшін 10 с, түсті металлдар үшін 30 немесе 60 с. Бриннель бойынша қаттылық саны

) - бұл жүктеменің

диаметрі d

ізтаңбаның сфералық бетінің ауданына

сф.

қатынасы.

сф .

Сфералық бетінің ауданы

сф. =

πD(D -√

d

Үлгіні үлгінің

тірегіне орналастырады. Сермерді

айналдыра отырып, үлгіні шарикке

таңбалар

сəйкес келгенше қысады. Батырмамен

электр қозғалтқышын

қосып, соның нəтижесінде құлақшалар

жəне

сағат тілі бойымен қозғалады. Сонымен бір уақытта тірек

иінтіректі

босата отырып, төмен қарай түседі. Шарикке жүктеме жүктен

иінтіректер жүйесі

жəне

соңғы ауыстырғышқа 11 жеткенде электр қозғалтқыштың 13 айналу бағытын өзгертеді. Осы кезде

жəне

құлақшалары сағат тіліне қарсы бұрылып, тірек

иінтіректі

тосқауылдай отырып, жоғары көтеріледі. Құлақша

электр қозғалтқышты айырады. Жүктеменің əрекет ету уақытын

жəне

құлақшалардың арасындағы α бұрышын өзгерте отырып, реттейді. Материалдардың қаттылығы артқан сайын олардың тозуға төзімділігі мен желінуі ұлғайып, механикалық өңделуі қиындайды.

Материалдың желінуі кварц құмы немесе егеуқұм түріндегі қажақ салынған ысқылау шеңберінде стандартты сынау кезінде үлгінің аудан бірлігіндегі ысқылану арқылы жойылу шығындарымен сипатталады.

Тозуға қарсы төзімділігі

Материалдардың реологиялық қасиеттері (серпімділік, созылымдылық жəне тұтқырлық) кернеудің деформацияға тəуелділігін сипаттайды.

Деформация дегеніміз дененің оның тұтастығын бұзбай пішіні жəне (немесе) көлемін өзгертуі.

Ағым

Қайтымдылары серпімді жəне эластикалық деформациялар. Олардың жаратылысы да əртүрлі. Серпімді деформациялар атомдар арасындағы қашықтықтың өзгеруіне, ал эластикалық - полимерлердің молекулаларының конформациясының өзгеруіне байланысты (14.4- бөлікті қараңыз). Кристалл денелердегі қалдық деформациялар атомдардың өз орнынан көршілес орынға көшуі есебінен орын ауыстырып сырғу кезінде орын алады. Бұл кристаллдың бір бөліктерінің басқа бөліктеріне қатысты қайтымсыз орын ауыстыруына алып келеді. Созылу, сығылу, майысу немесе бұралып айналу кезіндегі болсын кез-келген деформацияны екі бөлікке бөлуге болады: көлемнің өзгеруі жəне пішіннің өзгеруі. Жан-жақты біркелкі сығымдау немесе созу кезінде барлық материалдар серпімді денелер ретінде əрекет етеді. Демек, деформацияның сипаты жөнінен дененің көлемдерін айыруға болмайды. Пішіннің жүктемеге қарай өзгеруі барлық дерлік материалдарға тиесілі негізгі қасиеттеріне байланысты: серпімділік, созылымдылық жəне тұтқырлықю. Бұл қасиеттердің əрқайсысы белгілі бір мінсіз дененің əрекеті заңымен сипатталады, оның эквиваленті ретінде механикалық модель қолданылуы мүмкін.

Пішіннің бұзылуына алып келетін деформация

нүктесінің x

осі бойымен қозғалуының у осі бойынша арасындағы қашықтыққа ығысуының байланысына тең болатын жылжу деформациясы: ץ=

tgβ (2.9-сурет, а ).

Гуктың серпімділік заңы.

Гуктың серпімділік заңы - бұл моделі ретінде спираль серіппе алынған мінсіз серпімді денеге тəн кернеуі мен деформациясы арасындағы тура пропорционалдылықтың заңы (2.9- сурет,

tg α, мұндағы

f (ץ) тең ығысу кезіндегі серпімділік модулі. Серпімділік модулі осы материалдың қасиеттеріне байланысты жəне оның сипаттамасы болып табылады.

т ) мінсіз созылғыш дене деформацияға ұшырамайды. Ағымдылықтың шегіне жеткенде (τ < τ т

) материала қандай болмасын бір жылдамдықпен ағылады ץ /t,

мұндағы t

/t τ = const кезінде олардың тұтқырлығына байланысты. Мінсіз созылғыш дене моделі ретінде үйкеліс элементі алынады (2.10- сурет, а

). Затты ығыстыратын күш τ т

, үйкеліс күшінен асып кетпейінше қозғалыс орын алмайды (2.10-сурет, б ). Ағымдылықтың шегі материалдың созылымдылығының сипаттамасы болып табылады.

2.10-сурет. Мінсіз созылғыш дене моделі ( а

) жəне бұл дене деформациясының кернеуге ( б

) тəуелділігі

ауданына тең қалыңдығы

саңылаудағы сұйықтықты көз алдымызға елестетіп көрейік (2.11-сурет, а).

Жоғарғы табақша

күшінің əсерімен x осінің бағытында и жылдамдығымен қозғалады делік. Үйкеліс нəтижесінде табақша сұйықтықты өзімен бірге тартып əкететеді, ол ламинарлық (қатталып) түрде қозғалады, оның үстіне у координатына тəуелді сұйықтық қабаттары əртүрлі

'        іl

' т

Қабаттар арасында жылдамдықтары əртүрлі бола түскен сайын арта

б

түсетін үйкеліс күштері əрекет етеді. Бұл жылдамдықтардың айырмасы и

/ Y қатынасымен сипатталады.

Ньютон заңына сəйкес мінсіз (ньютондық) сұйықтық жағдайында қабаттар арасындағы үйкеліс кернеуі (немесе оған тең ығысу кернеуі) τ =

) u

/ Y тура пропорционалды: τ = η и /

Y. u = X / t

болатын болса, онда: u /

/ t /

ץ/ t.

Осылайша, ығысу кернеуі деформациясының жылдамдығына тура пропорционалды: τ = ηץ / t.

деп аталады. Ол сұйықтық қасиеттері мен оның температурасына байланысты. Ньютон заңынан көріп тұрғанымыздай, ӨБ жүйесіндегі η өлшем бірлігі паскаль-секунда (Па · с) болып табылады.

2.11-сурет. Сұйықтықтың ағу жылдамдықтарының эпюрасы ( а

); мінсіз тұтқырлық дененің моделі ( б ); мінсіз тұтқырлық дененің деформацияға ұшырау жылдамдығының жүктемеге тəуелділігі ( в

); сұйық тəрізді ( г

) жəне қатты ( д

) денелердің қисық ағымдары:

СГС   жүйесінде   тұтқырлықты   бірлігі   ретінде   пуаз   (П)   деп қабылданған (1 Па · с = 10 П). 20,5°С кезіндегі судың тұтқырлығы 1 сП (1 сП = 0,01 П) тең. Ауа үшін η ≈ 0,02 сП. τ = const кезіндегі Ньютон сұйықтығының деформациясы уақытқа тура пропорционалды жəне уақытпен шектелмейді:

Мінсіз тұтқырлық дененің моделі ішінде тұтқырлық сұйықтығы бар цилиндр мен түбінде саңылаулары бар поршеньнен тұратын құрылғы болып табылады (2.11-сурет, б ). Поршень қозғалған кезде сұйықтық цилиндрдің бір бөлігінен екіншісіне саңылаулар арқылы ағып шығады. Сұйықтықтың тұтқырлығы неғұрлым кіші болса, ол соғұрлым тез ағып, поршень осы күшпен тезірек қозғалады.

Деформация жылдамдығының салынған күшке тəуелділігінің графигі (2.11-сурет, в ) көлбеу бұрышының котангенсі тұтқырлық коэффициентіне тең тура сызық болып табылады: η = ctg α; бұл кезде η

Тұрақтылық η тек мінсіз (Ньютон) сұйықтықтарына ғана тəн. Нақты заттар үшін η мəні кернеу немесе ығысу жылдамдығына тəуелді (2.11-сурет, г , д ). Құрылыс материалдарының ішінде көптеген коагуляциялық құрылымдар қисық сызықпен сипатталады 6.

Мысалы, араласу кезінде цемент езбесі өзінің тұтқырлығын жоғалтады (сұйылады), ал тыным күйінде өзінің бастақы қалпына келеді. Коагуляциялық құрылымдардың өздігінен қалпына келу қабілеті оларды материалдардың түпкі беріктігін жоғалтпай, араластыруға, орналастыруға, тығыздауға мүмкіндік береді.

Нақты денелердің реологиялық қасиеттерін модельдеуді қарастырылған мінсіз модельдердің əртүрлі үйлесімділіктер арқылы жүргізуге болады.

Элементтерді біртіндеп жалғау (G -

) кезінде модельдің жалпы кернеуі олардың əрқайсысындағы кернеуге тең: τ = τ

= τ v = τ

, ал модельдің деформациясы мен жылдамдығы осы элементтердің тиісті мəндерінен құралады: ץ = ץ

+ ץ

+ ץ

ץ/

t = (ץ/t)

+ (ץ/t)

+ (ץ/ t)

) τ = τ

+ τ

+ τ

, ץ = ץ

= ץ

= ץ

, ( ץ/ t)

= ( ץ/ t)

= ( ץ/ t)

Ғимараттар мен құрылыстардардың қызмет ету мерзімі олардың ұзаққа шыдамдылығына байланысты. Материалдардың ұзаққа шыдамдылығын конструкцияларды белгілі бір жағдайларда пайдалану тəжірибесінің негізінде анықтайды немесе сыртқы орта ықпалын модельдейтін зертханалық сынаулардың нəтижелеріне қарап болжамдайды.

Конструкциялардың біртіндеп бұзылуына алып келетін процестер материалдың түрі мен оны пайдалану жағдайларына байланысты. Мұндай процестерге тас материалдардың желге желінуі, бетон немесе болаттың тат басуы, битумдар мен полимерлердің ескіруі, ағаштың шіруі, т.б. жатады.

Барлық бұзылу факторларын келесідей етіп бөлуге болады:

Құрылыстардардың ұзаққа шыдамдылығын əдетте келесі екі жолмен қамтамасыз етуге болады:

ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН СЫНАУ ТАЛАПТАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІН СТАНДАРТТАУ

Құрылыс материалдары мен бұйымдарының тиісті сапасы Мемлекеттік стандарттарда (МемСТ), салалық стандарттарда (ССТ) жəне кəсіпорындардың техникалық шарттарында (ТШ) белгіленген олардың қасиеттеріне қойылатын техникалық талаптарды орындау арқылы қамтамасыз етіледі. Бұл материалдарды маркалаудың, оларды жасау, сақтау жəне тасымалдау шарттарының бірыңғай жүйесін орнатуға мүмкіндік береді. Мемлекеттік стандарттау жүйесінің болуы мемлекеттік органдардың кəсіпорындардың өнімінің сапасына бақылау жүргізуін көздейді. Материалдарды бағалаудағы сəйкессіздіктерге жол бермес үшін, мемлекеттік стандарттаудан сынау зертханаларында басшылыққа алынатын сынау əдістері де өткізіледі.

арасында қандай айырмашылық бар? Кеуектілігі артқан сайын бұл сипаттамалардың мəні қалай өзгереді? 6.

3-

3.

3.1.

Сүрек - ең ежелгі құрылыс материалы, ол қазіргі уақытта да шіруге қабілеттілігі, анизотроптылығы, сондай-ақ кебірсуі мен  ісінуі, жарылуы мен сызылуы сияқты бірқатар кемшіліктерінің болуына қарамастан, өзінің маңыздылығын жойған жоқ. Сонымен бірге құрылыстық сүрек басқа материалдардан тығыздығының аздығына қарамастан беріктігінің жоғары болуымен (500...700 кг/м

), жеңіл механикалық өңделетіндігімен ерекшеленеді. Талшықтарына көлденеңінен сығылу кезіндегі беріктігі жөнінен сүрек бетоннан кем түспейді, ал майысуға қарсы беріктігі жөнінен одан асып түседі. Сонымен бірге сүрек бетоннан шамамен 4 есе жеңіл. Үлестік беріктігі (беріктігінің тығыздығына қатынасы жөнінен) сүрек бірнеше шыны пластиктерді алдына шығарып екінші орынға жайғасады. Ағаштың кеуекті-капиллярлық құрылымы оның төмен жылу өткізгіштігіне əсер етеді, соның арқасында оны қабырғалық материал ретінде пайдалануға болады. Бөлменің жылуы бірдей қорғалған жағдайда ағаш дөңбектен жасалған қабырғаның қалыңдығы кірпіш қабырғадан 2,5 - 3 есе кіші болады. Өзінің химиялық құрамы мен қоршаған ортамен əрекеттесуге қабілеттілігі бойынша сүрек адам денсаулығы үшін қауіпсіз ғана емес, сонымен қатар оның тіршілік етуіне қолайлы жағдайлар жасайды, сондықтан табиғи ағаштан жасалған жиһаз бен үй ішіндегі өңдемелердің құны жоғары бағаланады. Ағаштың алынуы мен жойылуы да табиғи үрдістер болып саналатындықтан, қоршаған ортаға залалсыз түрде жүреді. Ағашты құрылыс материалы ретінде пайдалану оның табиғи циклының соңғы кезеңінде - жою кезеңіндерін алатындықтан, жойылуын бəсеңдете түсуге болады. Ағаштың ұзаққа шыдамсыздығы оның экологиялық тазалығы үшін алынатын "ақы" десек те болады. Ресей аумағында өсетін көптеген ағаштардың бірнеше ондаған түрінің өнеркəсіптің маңызы бар, олардың ішінде кеңінен таралғандары: жапырақтылардан - емен, шаған, талшын, шегіршін, самырсын, қарағаш, барқыт ағашы, диморфант, жиде; қылқан жапырақтылардан - қарағай, балқарағай, кедр, шырша, майқарағай, шілік.

Сүректің құрылымын діңінің үш кесігі бойынша көзбен (макроқұрылым) жəне микроскоппен (микроқұрылым) қарауға болады: ендік, бойлық радиалды жəне бойлық тангенталдық (3.1-сурет). Ендік кесігіндегі өзекшесі (3.2-сурет) диаметрі 1...5 мм қара даққа ұқсайды. Ағаштың тіршілігінде ол жас кезінде ғана қатысады жəне қоректік заттарды жинақтаушы ретінде қызмет етеді. Ересек ағаштың өзегі өліп қалған болады, жұмсақ жəне берік емес ұлпадан құралады. Ағаштың шіруі мен жарылуы көбінесе осы жерінен басталады. Қабығы сыртқы тығын қабатынан (қатты қабық) жəне ішкі талшықты қабығынан тұрады, жапырақтарда түзілетін қоректік заттар төмен қарай соның бойымен жүреді. Талшықты қабықта болатын талшықтан адам денесін жууға арналған сулағыш жасалады. Сүрек пен талшықты қабық шекарасында камбий деп аталатын тірі жасушалар қабаты болады. Камбий жасушаларының бөлінуінің арқасында ағаштың діңі мен бұтақтары қалыңдай түседі. Бөлінген кезде жасушалардың бірі камбийде қалса, екіншісі қай жаққа қарап тұрғанына қарай сүректің немесе талшықты қабықтың түзілуіне қатысады. Жасушалардың сүрек жаққа бөлінуі жиі жүреді. Камбий жылдың  салқын  мезгілінде  белсенділігін  тоқтатып,  көктемде  қайта

-сурет.  Еменнің ендік кесігі:

Талшықты қабаттың сыртқы жағында қатты қабық астында тығындық камбий болады, соның арқасында қатты қабықтың сыртқы қабаты түзіледі. Кейбір ағаш түрлерінде (мысалы, тығындық еменде) сыртынан өлі жасушалардан тұратын қалың тығын қаптап тұрады. Еменнің тығыны жылу оқшаулау жəне қаптау материалдарында пайдаланылады.

Сүрек.

Қоңыржай климатта өсетін ағаштардың сүрегі ендік тілікте ақшыл жəне қаралтым реңді кезектескен сақиналардан тұрады, солардың түзілуіне қарап сүрек ерте жəне кейін пайда болған деп аталады (пайда болу уақытына қарай). Ерте жəне кейін пайда болған сүректен тұратын əр қабат бір вегетациялық мерзім ішінде түзіледі жəне жылдық қабат деп аталады. Вегетациялық мерзімнің басында ерте көктемде жəне жаздың басында ағаш ылғал мен қоректік заттарды көп қажет етеді, олар жапырақ салу жəне жемістерін байлау үшін қажет болады. Осы мерзімде камбий қабаты сүрекке қарай ылғалды жылжытуға арналған жасушаларын бөледі: қылқан жапырақтыларда - бұл жалпақ жапырақты жұқа жақтаулы трахеидтар (3.3-сурет), ал жапырақтыларда - ірі тамырлар (3.4, 3.5-суреттер). Вегетациялық мерзімнің екінші жартысында, жаздың соңында жəне күзде ағаш өзінің діңін қатайтуға кіріседі, өйткені оның жапырақтары, тарамдары, жемістері көбейеді. Сондықтан кейінгі сүрек жапырақты ағаштарда үлкен жəне берік механикалық жапырақтардан (либриформа); қылқан жапырақтыларда - қалың жақтаулы трахеидтардан қалыптасады. Әдетте мойын тұсындағы жылдың сақиналар ағаштың жасын көрсетеді. Кейбір сақина тамырлы деп аталатын жапырақты ағаштарда (емен, шегіршін), ерте сүрек сақиналары айқын көрініп тұрады (3.4-сурет). Басқа жапырақты ағаштарда (қайың, шамшат) тамырлар таратылып орналасады, олардың тамырлары жылдық қабат бойымен біркелкі орналасады, ерте жəне кейінгі сүректерінің арасында айырмашылық

жоқ жəне олардың арасындағы шекара айқын көрінбейді (3.5-сурет).

2,  3

Кейінгі сүректер неғұрлым көп болса, ағаш соғұрлым ауырлау, беріктеу. Ағаш түрлері қатты жəне жұмсақ болып бөлінеді. Барлық сақина тамырлы түрлері қатты, таратылған тамырлы жəне қылқан жапырақтылар жұмсақ та, қатты да болуы мүмкін.

Ендік Кейбір түрлерінде сүрек қимасы бойында бір реңге боялса, ал кейбір түрлерінде ортасындағы өлген жасушалардан тұратын, шайырлар мен илік заттектерден тұратын ядросы қаралтым түске боялады (3.2-сурет). Ядро сүрегі шелқабық деп аталатын сыртқы (ашық)  бөлігінің  сүрегімен  салыстырғанда  тығыздау  əрі  құрғақтау

сөлді жоғары көтеретін жасушалардан тұратын жас сүрек болып табылады. Шелқабық ядроға қарағанда əлсіздеу, шіруге бейім, алайда жақсы иіледі, сондықтан оны иіп түрлі бұйымдар жасауға болады.

Өзегі бар ағаш түрлеріне тоқталсақ: қылқан жапырақтылардан - балқарағай, қарағай, сібір кедрі, шілік, арша, жапырақтылардан -сақина тамырлы (емен, нағыз талшын, шаған, барқыт ағашы, шегіршін, самырсын, тоз қабық, бозқараған жəне т.б.) жəн кейбір тарам тамырлы (грек жаңғағы, шынар, алма ағашы, терек, тал, шетен жəне т.б.). Кейбір ағаштарда орталық бөлігінің түсі шелқабықпен бірдей болады, алайда діңнің ортасындағы сүрек ядро секілді, тығыздығы мен қаттылығы жоғары, ылғалы шелқабықпен салыстырғанда əлдеқайда аз. Діңнің бұл бөлігі піскен сүрек деп аталады. Піскен сүректі ағаштарға шырша, майқарағай, шамшат, жөке, үйеңкі жəне т.б.жатады. Емен, шамшат немесе шынардың ендік тілігінде өзегінен қабығына қарай өтетін жұқа жолақтары айқын көрініп тұрады, олар

өзекше сәулелері деп аталады (3.2-сурет). Өзекше сəулелері кез-келген ағашта болады, алайда енсіз болатындықтан кейде көзбен қарау мүмкін емес (мысалы, қайың, көктерек жəне барлық қылқан жапырақтыларда). 1 см- ге тең тангенталдық тіліктегі олардың саны кейде бірнеше мыңға жетеді. Әртүрлі ағаштардағы өзекше сəулелерінің ені 0,005 бастап 0,600 мм дейін; биіктігі - 0,2 бастап 50,0 мм дейін жəне одан астам. Барлық сəулелері қабыққа дейін жетеді, біреулері (бастылары) өзекшеден басталса, екіншілері (жанама) одан аулақта орналасады. Өсіп тұрған ағашта өзекше сəулелері қоректік заттарды көлденең бағытта тасымалдауға жəне оларды жинақтау үшін қызмет етеді. Өзекше сəулелері бойымен сүректі оңай жаруға болады. Сонымен бірге өзекше сəулелері ағаштың талшықтарының радиалды бағытта сығылуға қарсы тұрушылығын арттырады. Өзекше сəулелері ағаш сүрегінің кебуін тездетеді жəне радиалды жəне тангенталды кебірсу арасындағы айырмашылықтарды айқындайды. Кебірсу жарықтары өзекше сəулелердің бойымен өтеді. Өзекше сəулелерінің арқасында кейбір ағаш түрлерінің беті жылтыр əрі əдемі текстуралы болып келеді. Сүрек дің бойымен созылатын талшықтардан тұрады (3.6-сурет). Өз өмірі барысында əр талшық қабық пен протопласттан (протоплазма жəне ядро) тұратын өсімдік жасушасы болып табылады.

а

б

в

г

д

е

ж

Жас жасушалардың қабығы жұқа түссіз (0,001 мм шамасындағы), созылатын, серпімді, эластикалық, су мен су ерітінділерін  оңай өткізетін қабық. Түзілу сəтінде қабық біраз уақыттан соң целлюлозаға айналатын пектиндік заттардан тұрады. Целлюлозаның формуласы (C

) n

, мұндағы n

кем емес. Целлюлоза макромолекуласының пішіні жіп тəрізді. Кесілген сүрек толығымен өлген протопластты жасушалар қабығынан тұрады. Өсіп тұрған ағашта өлген жасушалардан ядро, піскен сүрек жəне шелқабықтың бір бөлігі түзіледі. Жасушаның даму процесі барысында (орындайтын қызметтеріне қарай) оның қабығының өлшемі, құрылымы мен құрамы өзгеріп тұрады. Жасуша қабығының ең жиі өзгеруі оның сүректенуі мен тығындануы болып табылады.

көп болуымен жəне оттегінің аз болуымен ерекшеленетін лигнин деп аталатын органикалық заттың пайда болуымен сипатталады. Лигнин қабыққа беріктік, қатқылдық жəне қаттылық қасиеттерін береді. Қабықтың сүректенуі протопласт қызметінің нəтижесінде жүзеге асырылады. Сүректенген жасушалардың өсуі баяулайды немесе мүлдем тоқтап қалады. Олардың ісіну қабілеті төмендейді.

Тығындану қабықтың қорғаныштық қызметін атқаратын жасушалы қабықтарына тəн құбылыс. Бұл кезде қабықтың ортаңғы қабаты май тектес заттар мен феллон қышқылынан тұратын суберин деп аталатын ерекше органикалық затпен майланады. Су жасушалардың семуіне септігін тигізеді жəне қабық ішіне су мен газдарды мүлдем дерлік өткізбейді. Жасушаның қабығы протоплазм тіршілік əрекетінің өнімі болып табылады. Қабықтың қалыңдауы оның ішінде целлюлозаның жаңа қабаттарының пайда болуына байланысты жүреді, алайда қабықта жасушаларды бір-бірімен байланыстырып тұратын кеуектер қалып қояды.

Қалыптасқан жасушалардың бірінші қабығы өте жұқа

(3.7-сурет) жəне үш қабаттан тұратын екінші қабығы

болады: бірінші қабығына тығыз орналасатын жұқа сыртқы қабаты; қалың ортаңғы қабаты; жасуша қуысын толтырып тұратын ішкі жұқа қабат. Көршілес жасушалардың бастапқы бірінші қабықтарының арасында жасушаларды бір-бірімен біріктіріп тұратын жасушааралық заттек

болады. Аралық қабықта целлюлоза болмайды, ол протопектин мен лигниннен тұрады. Бұл қабат жасушаларды бөлу кезінде бөлгіш жақтаудың рөлін атқарады. Екінші қабықтың ортаңғы қабаты бір-бірінен қуаттылығымен ерекшеленеді жəне құрылымы қатталған болады, біреуі 8-10 қабаттан тұруы мүмкін. Қабықты қатталудан басқа талшықты құрылыммен түсіндірілетін жолақтылық та ерекшелеп тұрады. Қабықтың негізгі құрылымдық элементі

мицелла болып табылады, ол целлюлозаның жіп тəрізді молекулаларының шоғырынан (бір шоғырда 40...60 ұзын молекулаға дейін) құралады. Мицеллалар мицеллярлық қатарлар түзеді, олардағы мицеллалар оқшау тұрмайды, өйткені тізбекті молекулалардың бір бөлігі бір мицелладан екіншісіне өткен кезде оларды бір-бірімен байланыстырады (3.8-сурет). Демек, целлюлозаның бір жіп тəрізді молекуласы бірнеше біртіндеп орналасқан мицеллалардың түзілуіне қатысады.

Ішкі қабат

Ортаңғы қабат

Сыртқы қабат

1 - жасушааралық заттек; 2 - бірінші қабық; 3 - екінші қабық; 4 - ішкі қуыс

Мицеллярлық қатарлар шамамен 100 мицелладан тұрады жəне əртүрлі диаметрлі (200...300 Å)

фибриллалар деп аталатын талшықтарға бірігеді. Жекелеген фибриллалардан мицеллярлық қатарлардың бір бөлігі бөлініп, көршілес фибриллаларға бірігеді, осылайша тор сияқты құрылым түзіледі (3.8-сурет).

Мицеллярлық қатарлар мен фибриллалар талшықтардың осі бойымен (спираль бойынша) бағытталған, осы кезде əртүрлі қабық қабаттарындағы мицеллалар мен фибриллалардың көлбеу бұрышы əртүрлі болуы мүмкін.

3.8-сурет. Мицеллярлық қатарлар

Кеуектер.

Қабық жақтауларындағы кеуектер екі көршілес жасуша жақтауларында осьтеріне сəйкес орналасатын екі саңылау болып табылады. Кеуектер жай, жиекті жəне жартылай жиекті болуы мүмкін (3.9-сурет).

Жай кеуек өте жұқа сүректенбеген мембранамен (бірінші қабық бөлігі) қапталған саңылау болып табылады.

Жиекті кеуек əр көршілес жасушаның əр жағынан дөңес сақина тəрізді юбкамен жиектеледі. Жиекті кеуекті бөліп тұратын мембрана қылқан жапырақтыларда ортасы қалың болып келеді, ол торус деп аталады, мембрана ортаңғы күйінен ауытқыған кезде юбкадағы саңылауды жауып тұрады. Кеуектердің саңылаулары мен жиектерінің пішіні дөңгелек немесе эллипс (саңылау тəріздес) болып келеді. Кейде жартылай жиекті кеуектер кездеседі, олардың жиектері тек  бір жағында болады.

3.9-сурет. Жасуша жақтауларындағы кеуек типтері: а

б

в

берік етуге арналған. Құрылымы мен функциялары бірдей жасушалардан ұлпалар құрылады. Ағаш сүрегінде тіректік (механикалық), өткізгіш (тамырлы), қор  жинақтағыш жəне басқа да ұлпалар болады.

либриформ деп аталады жəне ұштары сүйір, қабықтары қалың жұқа жақтаулы, ұзын (0,7 бастап 1,6 мм дейін) жасушалардан тұрады (3.6- сурет). Талшықтарда либриформ неғұрлым көп болса, ағаш соғұрлым ауыр, қатты жəне берік бола түседі. Қылқан жапырақты ағаштардың көбінің 90...95%-ы трахеид деп аталатын бірдей талшық тəрізді жасушалардан тұрады. Ағашқа беріктік қасиет беретін механикалық жасушалардың рөлін қабығы қалың, ішкі қуысы тар кейінгі сүрек трахеидтары орындайды.

Өткізгіш (тамырлы) ұлпалар созылған сопақ, кең қуысты жұқа жақтаулы жасушалардан тұрады. Су өткізгіш элементтер ретінде қылқан жапырақтыларда ерте сүрек трахеидтар қолданылады. Бұл трахеидтардың жақтауы жұқа, іш қуысы үлкен болып келеді. Олар бір-бірімен трахеид ұштарына шоғырланған  кеуектермен байланысып жатыр. Қылқан жапырақтыларда су өткізу функциясын бір-бірінің үстіне орналасқан жасушалардан түзілген тамырлар атқарады, олар тік каналдар немесе бойлық аралық жақтауларға ұқсайды, олардың бірнеше өтпе саңылаулары болады. Бір ағаш түріндегі тамырлар диаметрі 0,5 мм-ге жетсе, екіншілерінде көзге көрінбейді. Тамырларының ұзындығы орташа есеппен 100 мм, ал еменде - 2...3 м жетеді.

Қор жинаушы ұлпалар көбіне өзекшеде жəне өзекше сəулелерінде орналасады жəне паренхималық жасушалардан тұрады (3.6-суретті қараңыз). Бұл ұлпалар борпылдақ жəне тез шіриді. Кейбір қылқан жапырақтыларда паренхималық жасушалар таратылып жəне трахеидтардың арасына орналасады (майқарағай, арша), ал кейбір ағаштарда олар шайыр толып тұратын ұзын жасушааралық каналдардан тұратын шайыр жолдарынан тұрады (қарағай, сібір кедрі, балқарағай, шырша). Шайыр жолдары көлденең жəне тік орналасады, олар өзекше сəулелері арқылы өтіп, тік жолдармен бір-бірімен байланысады. Жапырақты ағаштарда қылқан жапырақтылармен салыстырғанда өзекше сəулелерінің көлемі үлкен болып келеді. Жапырақты ағаштардың сүрегінде паренхималық жасушалар өзекше сəулелерінен тыс жерде де орналасады, олар біріге отырып, сүрек немесе тік паренхиманы түзеді.

3.3.

Сүректің ақаулары.

Сүректің дұрыс құрылымының бұзылуы мен оны өсіру, сақтау жəне пайдалану жағдайындағы табиғи зақымдалуларды ақаулар деп атайды. Ақаулар кесілген өнімдердің біртектілігі мен бүтіндігін бұзады, сүректің беріктігін төмендетеді, оның шалыстауы мен жарылуын арттырады, сүректің механикалық өңделуін қиындатады, қалдықтар мөлшерін арттырады, бұйымдардың сыртқы түрін нашарлатады.

Бұтақтар ашық жəне өскен (олардың дөңгелек сортименттің бүйір бетіне шығатынына немесе шықпайтынына қарай); дөңгелек, сопақша, ұзынша (сортименттің бетіндегі қиманың пішініне қарай) (3.10-сур.); қабатталған, кенерелі, қырлы, кеспелтек, құрастырылған (сортименттің орналасуына қарай); бытыраңқы, топтасқан, тармақталған (өзара орналасуына қарай); қосыла өскен, жекелей өскен, өспеген (сүрекпен тұтасып бітуіне қарай); таза (ашық əрі қара), жарықшақтары бар таза, шіріген, сарғыш (бұтақтың күйіне қарай: сарғыш бұтақтар сүректе өзекті шірік бар екенін білдіреді, себебі дөңгелек ағаш материалдардағы шірік

3.10. Бұтақтар түрлері:

жасырын əрі бөренеден көрінбеуі мүмкін); біржақты жəне өтпелі (олардың жалпақ сортиментті тура кесіп өтетініне немесе өтпейтініне байланысты) болады.

Жарықшақтар (3.11-сур) метикті (ортасынан діңнің шетіне бағытталған радиал жарықшақтар); қарапайым жəне метикті күрделі (сортименттің бөренесінде бір жазықтықта жарықшақ іздерінің қалатынына немесе қалмайтынына қарай); діңде өзіндік бездердің түзілуімен қоса жүретін аязды (діңнің шетінен ортасына бағытталған радиал жарықшақтар); метикті жəне аязды жарықшақтардан қысқа бойлығымен жəне тереңдігімен ерекшеленетін құрғап кеткен жарықшақтар (құрғату барысында түзілген радиал жарықшақтар); қопарылмалы (жылдық қабаттың арасындағы доға тəріздес немесе сақиналық жарықшақтар) болады.

Сүйірленуі

Кеспелтектігі

а - қарапайым метикті; б

в

г

д

-сур. Кеспелтектігі: а

б

Без

Діңнің қисықтығы қарапайым және күрделі .

Крень

Талшықтарының көлбеулігі

Бұратыла бітуі

сур , б

Шайыр қалтасы

Өскін

а - жергілікті; б

а        б        в

а

б

в

Химиялық реңкі көбіне илік заттардың тотығуына байланысты химиялық жəне биохимиялық процестердің нəтижесінде кесілген сүректе туындайды. Химиялық реңктері түсі бойынша біркелкі жəне əдетте жуандығы 1...5 мм сүректің үстіңгі қабаттарында орналасқан. Сүрек құрғағанда олар көбіне барынша немесе аздап күңгірттенеді. Мына реңктер химиялыққа жатады: п р о д у б и н а - қабығы илік заттарға бай тұқымды сүректердің қабықасты қабаттарының қызғылтым-қоңыр немесе қоңыр түсті реңкі (шырша, емен, тал жəне т.б.); и л і к а ғ ы п т ү с к е н і з д е р - сүрегі  илек  заттарға  бай тұқымды сортименттердің бетіндегі ағып түскен із түріндегі қоңыр дақтар; сарғыштық - қылқан жапырақтылардың сумен ағызатын сүрегінің шелқабығының сары реңкі. Химиялық реңктер сүректің физикалық-механикалық қаситтеріне əсер етпейді, бірақ қарқынды реңктер бұйымның сыртқы түрін бұзады.

Саңырауқұлақты өзекті дақтар мен жолақтар

Өзекті шірік

Зең

Қоңырлану

Жұқа сүрек қабатындағы шірік

Сыртқы шірік

а б

а - ашық; б

а - доғал; б

шірік əртүрлі реңкті қоңыр түсімен жəне жарықшақты празматикалық құрылымымен ерекшеленеді. Зақымдалған сүрек тез бөлінеді жəне ұнтаққа айналады. Зақымдалған сүрек əртүрлі ағаш ғимараттары үшін саңырауқұлақты инфекцияның қауіпті көзі болып табылады.

Құрт жеген жері

Сүректің кемшіліктері.

Жасанды жолмен келтірілетін механикалық зақымдаулар кемшіліктер деп аталады. Сүректің кемшіліктеріне бөгде қоспалар (тастар, құм, сым, шеге, металл сынықтары жəне т. б.); оны дайындау, шырынын ағызу, тасымалдау, сұрыптау жəне өңдеу барысында аспаптармен жəне механизмдермен келтірілген механикалық зақымдаулар (қабығын ыдыру, кесу жəне тілу, кара, жаңқа, сынық жəне жұлым, ілгекті түйремелер); көмірленуі; қисаю - сортименттің бойлық осінің қимасының перпендикулярсыздығы; сүрек қыры - кесілген ағаш материалда сақталған діңдің бүйір бетінде учаске (3.16-сур.); тамырасты - кілтектің бетінде сақталған тамыр учаскесі; кесу арқылы өңдеу ақаулары - бұл бедерлер (араның, пышақтың тістерінің іздері жəне т.б.), толқындылығы (тегіс емес пропил), түктілігі жəне мүк басуы (жекелеген талшықтарының қажалуы), кілтек бұлдыры (сүрек талшықтарының əртүрлі деңгейі), қажалулар мен кетіктер, шашақ (сортименттердің қабырғаларындағы толық ашылмаған талшықтардың түйіндері), күйік (өткір аспапқа үйкелгенде); шалыстылығы - аралағанда, кептіргенде немесе сақтағанда ағаш өнімінің қисаюы.

3.4.

Сүректің құрылымы оның анизотропиясын негіздейді жəне үш өзара байланысты перпендикуляр бағытты ажырату қажеттілігін тудырады: талшықтарды бойлай жəне талшықтарды кесе (радиал жəне тангентал), бұлар бойынша сүректің қасиеттері ерекшеленеді.

Физикалық қасиеттері.

Сүректі заттың абсолюттік тығыздығы барлық түрінде өте тар диапазонда ауытқиды

: 1 540...1 560 кг/м

оның кеуектілігі мен саңылауларының немен толтырылғанына байланысты: ауамен немесе сумен. Түрлерін тек 12% тең стандартты ылғалдылықта ғана салыстыруға болады. Көптеген түрлері үшін 12%-да тығыздығы ץ

< 1 000 кг/м

. Гваяк ағашының сүрегінде ץ

= 1 300 кг/м

, бальзада - 260 кг/м

. Егер сүрек заты құрғақ сүректің көлемінің 65 %

астамын алып тұрса, онда мұндай сүрек суға батады.

Тығыздығы бойынша орман ағаштарын ץ

< 440 кг/м

болатын өте жеңілдеріне (сібір балқарағайы, қаратерексамырсын); ץ

= 450...580 кг/м

болатын  жеңілге  (барқыт ағашы,  тоз, шегіршін,  шырша, жөке ағашы, қандыағаш, көктерек, қарағай); ץ

= 590...730 кг/м

болатын орташа ауыр (қараған, қайың, шамшат, алмұрт, емен, қарағаш, талшын, үйеңкі, балқарағай, арша, грек жаңғағы, тисс, алма ағашы, шаған); ץ

= 680...880 кг/м

болатын ауырларға  (қызылқайың,  дзельква,  темір ағашы, құрма); ץ

> 890 кг/м

Суда ұзақ тұрғаннан кейін

200...250% ылғалдылыққа ие болған сүректі дымқыл деп атайды ;

өзекті бөлігінің ылғалдылығы

30...50% жаңа кесілген сүректі жəне жұқа сүрек қабаты 180% дейінгіні Абсолюттік құрғақ сүрек ауада су буларын адсорбциялайды, бұл сүрек пен ауадағы парциалды қысымдар теңескенше жалғасады. Егер ауаның ылғалдылығы өзгерсе, онда сүрек те ауамен тепе-теңдікке ұмтылу арқылы өз ылғалдылығын өзгертеді. Мұндай ылғалдылықты

Сүрекке сіңетін ылғал толық қаныққанша ең алдымен жасушалардың қабырғаларымен (талшықтармен) қамтылады. Сəйкес ылғалдылықты талшықтарды қанықтыру нүктесі (ТҚН) деп атайды. ТҚН түрлерінің көбісі үшін 23...31% шекте болады.

Егер тепе-тең ылғалдылық

p ≤ ТҚН болса, онда сүректе тек гигроскопиялық ылғал бар жəне капиллярлы ылғал жоқ. Капиллярлы ылғал W p

> ТҚН болғанда түзіледі.

Дымқыл сүрек құрғағанда алдымен капиллярлы ылғал буланады; ол толық жойылмайынша гигроскопиялық ылғалдылық ТҚН-ға тең күйінде қалады. Тек бүкіл бір ай атмсофералық құрғату талап ететін капиллярлы ылғал жойылғаннан кейін шамамен бір жылға созылатын гигроскопиялық ылғалдың жойылуы басталады.

Сүректің құрғап кетуі мен ісінуі (кептіргенде көлемінің кішіреюі жəне ылғалданғанда көлемінің ұлғаюы) тек гигроскопиялық ылғалдылық өзгергенде орын алады (3.17-сур.). Гигроскопиялық ылғалды жою мицеллалардың жақындауын тудырады, ал гигроскопиялық ылғалды сіңіру оларды жылжытады. Сүрек талшықтарын бойлай құрғап кетеді жəне кесе көлденең талшықтарға қарағанда 30-100 есе аз ісінеді. Бұл мицеллалар мен фибриллалардың бойлай орналасуымен түсіндіріледі, бұл ретте олар жақындағанда сүректің көлемі негізінен көлденең бағытта кішірейеді. Бойлық бағытта көлемінің өзгеруі мицеллалардың талшық осіне кішкене қисаюының нəтижесі ретінде біршама дəрежеде орын алады. Гигроскопиялық ылғалды жойғанда мицелляраралық ілінісу күші артады жəне көлем бірлігіне шаққандағы сүрек массасының көлемі ұлғаяды, бұл сүректің механикалық қасиеттерінің жəне тығыздығының артуына алып келеді (беріктігі, иілгіштігі мен қаттылығы).

Объем - Көлем Прочность - Беріктік ТНВ - ТҚН Гигроскопическая влажность - Гигроскопиялық ылғалдылық Капиллярная влажность - Капиллярлы ылғалдылық

б

3.18-сур. Ағаш материалдардың шалыстануы а

-бүйіржақ тақтайлар;

Үш негізгі бағытта сызықтық құрғату əртүрлі, бұл құрғату сүректің шалыстануы мен жарылуына негіз болады. Тақтайлар көлденең шалыстануға ұшырайды (3.18-сур., а). Діңгек жылдық қабаттардың орналасуына қарай қима пішінін əртүрлі жолмен өзгертеді (3.18-сур., б).

Қисық қабатты тақтай пропеллер пішінін қабылдайды.

Талшықтарының бойымен толық құрғату (жаңа кесілгеннен абсолюттік құрғақ күйге дейін) орташа есеппен 0,1% құрайды (1

м ұзындыққа

мм); радиал бағытта талшықтарды кесе - 3...6%; тангентал бағытта - 6...12% (1 м-ге 6...12 см). Орташа есеппен көлемдік құрғату 12...14% мəніне жетеді. Ауыр жəне қатты түрлері жұмсақ əрі жеңілдеріне қарағанда ұзағырақ кебеді. Қатты құрайтын түрлеріне қызылқайың, шамшат, емен, талшын, шегіршін, үйеңкі, қайың, жөке ағашы, қандыағаш; шекті құрғайтын түрлеріне тисс, қарағай, ильм, алмұрт, самшит, көктерек, тал; əлсіз құрғайтын түрлеріне шырша, веймут қарағайы жатады. Сүректің ісінуі құрғат кетудің заңдылықтарына бағынады. Суды сіңіруі оның булануы секілді ең бастысы бүйір жақ беті арқылы жүреді, сондықтан бөренелер бүйірінен жарылады. Құрғап кету мен ісіну конструкция элементтерінің өлшемдеріндегі өзгерістерді ескере отырып, саңылаулар мен тесіктер жасауға мəжбүрлейді.

-6

1/°С, қайың - 2,5 · 10 -6

1/°С; радиал бағытта - сəйкесінше 29 · 10 -6

жəне 27 ·

-6

1/°С; тангентал бағытта - сəйкесінше 42 · 10 -6

жəне 30 · 10 -6 1/°С. Болатпен жəне бетонмен салыстырғанда сүректің СТКК 5-10 есе кіші, бұл ағаш конструкциялардағы температуралық тігістен бас тартуға мүмкіндік береді. Абсолютті құрғақ сүректің шекті жылу сыйымдылығы мүлдем ағаштың түріне тәуелді емес және

0...160°С температурада орташа есеппен 1,37 кДж/(кг · °С) құрайды. Қарағайдың құрғақ сүрекгінің талшықтар бойымен ішкі жылу өткізгіштігі коэффициенті ( 0,35...0,37 Вт/(м · °С)) талшықтарды кесе өтумен салыстырғанда шамамен 2-3 есе көп (0,14...0,16 Вт/(м · °С)).

Механикалық қасиеттері.

Сүрек анизотроптық болғандықтан, беріктігін сипаттай отырып, талшықтар (бойлай жəне  кесе)  мен жылдық қабаттарға (радиал немесе тангентал бағыт) қатысты əсер ету күшінің бағытын көрсету керек (3.19-сур.). Сынақ үшін сүректің ақаулары жоқ, шағын таза үлгілер деп аталатын шағын өлшемді үлгілерді алады. Стандартты сынақтар үшін үлгілерді өзегінен алшақтап, орташа тақтайдан кесіп алады (3.18-сур. қараңыз). Бұл ретте жылдық қабаттар үлгінің кез келген екі қарама-қарсы шегіне параллель жатуы тиіс. Механикалық қасиеттер сүректің ылғалдылығына (3.17-сур. қараңыз) байланысты болғандықтан, сынақ нəтижелерін стандартты 12%- ылғалдылыққа алып келеді.

Талшықтар бойымен қысу кедергісі талшықтарды кесе қысу кедергісімен салыстырғанда аса жоғары. Талшықтарды бойлай сығуды сынауға арналған үлгілер 20 x 20 мм өлшемді тікбұрышты призма пішініне жəне талшықтар бойымен 30 мм ұзындыққа ие . (3.1) формула бойынша стандартты ылғалдылық нəтижелерін келтіру үшін сынақтан кейін үлгілердің ылғалдылығын анықтайды. Сүректің талшықтар бойымен кедергісі салыстырмалы түрде аз. Сүрек осындай жүктемемен жиі жұмыс істейді (шпал, ағаш қималары, ағаш бөлшектерді бұрандалармен біріктіру). Талшықтарды кесе қысқанда сүректің жапырылуы орын алады жəне үлгінің биіктігі

1/3 бастапқы мəніне дейін азаятын, ал қирау басталмайтын жағдайлар аз емес. Сонда белгіленген мəндегі жүктемені анықтау арқылы ақаулары шектеледі. Талшықтарды кесе қысуға кедергісі қылқан жапырақтылар а

б

в

үшін (қарағай) талшықтар бойынша қысу кедергісінен 0,27...0,36 жəне жапырақтылар үшін 0,40...0,70 құрайды. Емен мен қайыңда осы қатынас жоғары мəнге ие (0,70). Талшықтар бойымен жару кедергісінің іс-тәжірибелік мәні ауқымды, себебі ағаш конструкциялардың элементтерін жалғау үшін қолданылатын әртүрлі ойымдар жүктеменің осы түрінде жұмыс істейді. Жаруды жылдық қабаттарға перпендикуляр (радиал жазықтық бойынша) және параллель (тангентал жазықтық бойынша) түрде жүргізуге болады. Жару сынақтарына арналған үлгілердің пішіні мен өлшемдері жəне үлгіні Перелыгин əдісі бойынша бекітуге арналған жабдық 3.20-сур. көрсетілген. Жабдықты үлгімен бірге қысуға арналған машинаның тірек плитасына салады жəне үлгіні баяу өсетін жүктеме жойылғанға дейін жеткізеді. Жаруда беріктік шегін ең жоғары күшті жару ауданына бөлу жолымен шығарады. Стандартты ылғалдың нəтижелерін келтіру үшін (3.1) формула бойынша сүректің ылғалдылығын анықтайды, бұл ретте  сынама ретінде жарылған үлгінің көп бөлігін қолданады.