Физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окружающей среды. К физическим свойствам относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение, водостойкость, гигроскопичность, влажность, водоотдачу, водопроницаемость, воздухо-, паро- и газопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность и теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность и др.
Масса - совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле. Масса обладает определенным объемом, т. е. занимает часть пространства. Она постоянна для данного вещества и не зависит от скорости его движения и положения в пространстве. Тела одинакового объема, состоящие из различных веществ, имеют неодинаковую массу. Для характеристики различий в массе веществ, имеющих одинаковый объем, введено понятие плотности (последняя подразделяется на истинную и среднюю).
Истинная плотность - масса единицы объема вещества материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Определяют истинную плотность р (кг/м3, г/см3) по формуле: P=m/Va, где m – масса материала, Va – абсолютный объем материала.
Однако большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них средняя плотность всегда меньше истинной плотности Pm=m/V, где m- масса материала в естественном состоянии, кг, г; V- объем материала в естественном состоянии.
Средняя плотность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от пористости материала. Искусственные материалы можно получать с необходимой средней плотностью. Например, меняя пористость, получают бетон тяжелый (со средней плотностью 1800-2500 кг/м3) или легкий (со средней плотностью 500-1800 кг/м3).На величину средней плотности влияет влажность материала: чем выше влажность, тем больше средняя плотность. Среднюю плотность материалов необходимо знать для расчета их пористости, теплопроводности, теплоемкости, прочности конструкций (с учетом собственной массы) и подсчета стоимости перевозок материалов.
Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.) определяют насыпную плотность. В объем таких материалов включают не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками материала.
Пористостью материала называют степень заполнения его объема порами. Пористость (П) дополняет плотность до 1 или до 100 % и определяется по формулам: П=1-Pm/P или П=(1-Pm/p)100%.
Плотность и пористость в значительной степени определяют такие свойства материалов, как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, теплопроводность и др.
Гигроскопичность - способность материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичность зависит от химического состава материала и характера его пористости. Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые.
Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии. Влажность зависит как от свойств самого материала (пористости, гигроскопичности), так и от окружающей его среды (влажность воздуха, наличие контакта с водой). Влажность учитывают при транспортировке, хранении и приемке материалов по массе. Она влияет на теплопроводность, устойчивость к гниению и некоторые другие свойства материалов.
Водопоглощение - способность материала впитывать воду и удерживать ее. Насыщение материалов водой отрицательно влияет на их основные свойства: увеличивает среднюю плотность и теплопроводность, понижает прочность.
Водостойкость - способность материала сохранить свою прочность после насыщения водой. Она характеризуется коэффициентом размягчения, который определяется как отношение предела прочности (при сжатии) материала в насыщенном водой состоянии к пределу прочности в сухом состоянии.
Водопроницаемость - свойство материала пропускать воду под давлением. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные (сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (гидротехнический бетон специально подобранного состава).
Паро- и газопроницаемость - свойства материала пропускать через свою толщу под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы при наличии незамкнутых пор способны пропускать пар или газ.
Морозостойкость - свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности. Плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %, обладают высокой морозостойкостью.
Теплопроводность - свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Теплопроводность однородного материала зависит от величины его средней плотности. Так, с уменьшением плотности материала теплопроводность уменьшается и наоборот. Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие.
Огнестойкость - способность материала противостоять действию высоких температур и воды в условиях пожара. По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Огнеупорностью называют свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не расплавляясь и не деформируясь. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие.
