7. Деформационные свойства (упругость, пластичность, хрупкость, текучесть, ползучесть, вязкость, релаксация).

Способность материалов изменять под нагрузкой форму и размеры характеризуется деформационными свойствами: упругостью, пластичностью, хрупкостью и ползучестью.

Под действием внешних сил строительные конструкции претерпевают деформацию. Изменение формы и размеров тела под действием внешних сил называется деформацией. При этом твердые тела по-разному реагируют на снятие нагрузки, проявляя свойства упругости или пластичности.

Упругость - свойство материала восстанавливать свои форму и объем после прекращения действия внешних сил. Упругую деформацию называют обратимой. Наибольшее напряжение, при котором действует лишь упругая деформация, называют пределом упругости. В области упругих деформаций действителен закон Гука ~ деформация материала пропорциональна действующему напряжению.

Пластичность - свойство материала необратимо деформироваться под действием внешних сил. Пластическая (остаточная) деформация, не исчезающая после снятия нагрузки, называется необратимой.

Пластическая деформация, медленно нарастающая в течение длительного периода времени под влиянием постоянных силовых факторов, не способных вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования – ползучестью. Явление ползучести выражается в непрекращающемся изменении размера тела (образца) под влиянием растягивающих или сжимающих постоянных силовых воздействий (напряжений ниже предела прочности) при постоянной температуре - ниже температуры плавления. Ползучесть обычно выражают в единицах скорости деформации как относительное изменение размеров образца (мм) за время (ч).

Деформационные свойства строительных материалов обусловливаются периодом или временем релаксации. Релаксацией называется процесс самопроизвольного падения внутренних напряжений в материале, связанных с молекулярным перемещением, при условии, что начальная величина деформации остается неизменной, например зафиксированной жесткими связями. Характер начальной деформации в период релаксации напряжений может измениться, например из упругой перейти в необратимую (пластическую), что связано с переориентацией внутримолекулярной структуры. Время или период релаксации определяет продолжительность релаксационных процессов, в результате которых первоначальная величина напряжений при строго зафиксированной деформации снизилась в е раз. Эта величина является важной характеристикой строительных материалов: чем она меньше, тем менее деформативным является материал. Нередко время релаксации зависит от температуры материалов в момент испытания и скорости приложения нагрузки, являясь непостоянной величиной.

К упругим материалам относятся природные и искусственные каменные материалы, стекло, сталь; к пластичным - битумы при положительных температурах, некоторые виды пластмасс, бетонные и растворные смеси до затвердевания.

Хрупкость - свойство материала разрушаться после незначительной пластической деформации. Хрупкому материалу в отличие от пластичного нельзя придать при прессовании желаемую форму, так как такой материал под нагрузкой дробится на части, рассыпается. Хрупкими являются природные и искусственные камни, стекло, чугун и др. Повышение температуры, как правило, способствует пластичности, при понижении температуры возрастает хрупкость.