Природа конструкционной прочности цементных бетонов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, доктор технических наук Макридин, Николай Иванович

• Макридин, Николай Иванович
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Макридин, Николай Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И ПРИРОДЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ.

1.1. Гидратация и структурообразование минеральных вяжущих веществ.

1.2. Структурно-механические и энергетические аспекты гидратации и твердения цементного камня.

1.3. Особенности гидратации и структурообразованшг цементного камня в присутствии ПАВ.

1.4. О природе механической прочности и механизмах разрушения цементного камня и бетона.

1.5. Основные положения механики разрушения и критерии предельного состояния структуры конструкционных материалов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Природа конструкционной прочности цементных бетонов»

Как известно, конструкционная прочность - это комплексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надежности и долговечности, которые составляют основу качества материала, изделия, конструкции и сооружения в целом.

Бетон как материал с широкими возможностями в производстве и применении является одним из основных строительных материалов нашего времени. Экономическая эффективность его использования в том или ином виде конструкций находится в прямой зависимости от качества материала. Проблема качества бетона приобретает особую актуальность в современных экономических условиях, характеризующихся увеличением стоимости энергетических и материальных ресурсов.

В этих условиях, как отмечает акад. П.Г. Комохов, особый интерес у исследователей вызывает легкий бетон. Это объясняется тем, что его свойства и особенности структуры в современном научно-техническом развитии становятся более универсальными, перспективными, если при этом учитывать экологизацию окружающей среды и экономию энергозатрат на отопление промыпшенно-гражданских зданий [1].

Повышения надежности бетона и эффективности конструкций на его основе можно достичь как оптимизацией его структуры, так и уточнением уже имеющихся или введением новых характеристик материала, позволяющих совершенствовать методы проектирования и расчета как конструкций, так и технологий, и, тем самым, более полно использовать конструкционные возможности бетона.

В самом общем случае под структурой материала понимают совокупность устойчивых связей, обеспечивающих его целостность и сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях [2].

Формируя ту пли иную структуру, изменяя ее характер и особенности, можно менять свойства бетонов в достаточно широких переделах.

Прочность цементного камня и бетона - это важнейший показатель их структуры, определяющий практически все остальные свойства этих материалов и, следовательно, область их применения.

Механические свойства бетона: прочность, вязкость, упругость, пластичность, определяют способность бетона сопротивляться деформациям и разрушению под действием разнообразных внешних сил, то есть характеризуют его надежность и долговечность как конструкционного композиционного материала.

Современные композиционные материалы подразделяются на три основных класса: дисперсно-упрочненные, упрочненные частицами и армированные волокнами [3].

Один из основателей современной науки о композиционных материалах, проф. А. Дитц, заметил, что "выражение "композиционные материалы" содержит в новой форме очень старую и простую мысль о том, что совместная работа разнородных материалов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого и количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих" [4].

Достижение высокой конструкционной прочности в композиционных материалах, армированных, волокнами, обусловлено тем, что эти материалы представляют собой композицию из мягкой матрицы и высокопрочных волокон которые армируют матрицу и воспринимают всю нагрузку. В этом случае матрица нагружена слабо и служит для передачи и распределения нагрузки между волокнами.

В случае же дисперсно-упрочненных и упрочненных частицами композиционных материалов основную нагрузку воспринимает матрица, а дисперсные частицы тормозят в ней движение дефектов структуры [5].

Однако, единого мнения о бетоне как композиционном материале у исследователей нет. Так, работами проф. И .А, Рыбьева [6] создана общая научная теория о строительных материалах и их классификация, в которой бетоны отнесены к группе безобжиговых конгломератов.

Акад. Ю.М. Баженов [7] определяет конгломератную структуру бетона как одну из разновидностей композиционных материалов. Проф. И.М. Грушко [8] отмечает, что бетоны можно отнести к композиционным материалам с конгломератной структурой.

Акад. В.И. Соломатов [9] подчеркивает, что по совокупности существенных признаков цементный бетон относится к композиционным строительным материалам, гетерогенность строения которого предопределяет многоуровневую организацию его структуры по типу "структура в структуре".

П.Г. Комохов [1, 10] подчеркивает, что в определении, построенном с позиций анализа структуры материала, должны проявляться принципиальные технические и деформативные его свойства. Энергетические уровни, воспринимающие и порождающие внутренние поля напряжений, должны быть адекватны реально существующим структурным уровням бетона. Бетон как композиционный материал представляет собой многофункциональную систему взаимосвязанных элементов структуры материалов, характеристики которой отсутствуют в отдельно взятых его исходных составляющих. Данный композит формируется взаимодействующими полиструктурами, образованными физико-химическими и механико-энергетическими процессами конструирования двух или более совместимых материалов, различающихся между собой по составу, свойствам, размерам, форме и состоянию.

Полиструктурная теория бетона как композиционного материала активно развивается в настоящее время [11.13].

С учетом свойств компонентов бетона в нем выделяют три типа структуры: микроструктуру - структуру цементного камня, видимую при большом увеличении под микроскопом; мезоструктуру - структуру раствора в бетоне, как двухкомпонентную систему (мелкий заполнитель и цементный камень); макроструктуру - как двухкомпонентную систему (крупный заполнитель и раствор), видимую невооруженным глазом или при небольшом увеличении.

В то же время структуру цементного камня можно, по образному выражению В.Н. Юнга, квалифицировать как "микробетон", считая, однако, что "заполнителями" в нем служат непрогидратировавшие остатки

СС ЧЩ ^ цементных частиц - ядра, а вяжущим являются окаимляющие их значительно менее плотные реакционные каемки, состоящие из гидратных новообразований, постепенно упрочняющихся с течением времени.

Исходя из принятой двухкомпонентной макроструктурной модели важнейшими структурными элементами бетона являются цементный камень (матрица), зерно заполнителя и их сцепление.

В этой связи свойства бетона определяются прочностью, деформа-тивностью, объемом цементного камня и заполнителей. Они зависят также от геометрических и петрографических характеристик зерен заполнителей, сцепления их с цементным камнем, от характера и числа макро- и микродефектов структуры.

Изучение и учет соответствующих характеристик структурных элементов приобретает первостепенное значение при решении задач оптимизации и прогнозирования важнейших технических свойств бетона. В основе этого изучения лежат положения физико-химической, структурной, энергетической и технологической механики материалов.

Основной задачей физико-химической механики, основы которой разработаны акад. П.А. Ребиндером, структурной и энергетической механики, основы которой разрабатываются акад. П.Г. Комоховым, и технологической механики материалов является изучение соответствующих факторов, определяющих механические свойства тел и их структуру, и использование этих факторов для управления механическими свойствами и процессами образования твердых тел с заданной структурой и свойствами.

Однако, сложность и неоднозначность взаимодействия элементов структуры бетона, генетическое и технологическое многообразие его строения, видов и условий деформирования и, наконец, многостадий-ность, статисшчность и многомасштабностъ процесса разрушения обусдавливают нерешенность многих вопросов в проблеме направленного сгруктурообразования бетона.

Одним из важных направлений, способствующих сознательному управлению свойствами цементного камня и бетона, является, в частности, выяснение природы и механизма коллоидно-химических, механико-и структурно-энергетических явлений (по П.Г. Комохову) и собственных деформаций, вызванных действием вода на элементы структуры.

Поэтому изучение и разработка процессов сгруктурообразования бетонов и новых методов исследования его структуры и механического поведения под нагрузкой имеет важное значение и будет способствовать развитию науки о бетоне.

Вместе с тем, решение задач повышения качества бетона и эффективности конструкций на его основе невозможно без дальнейшего развития физических представлений о природе и кинетике процесса разрушения бетона под нагрузкой в рамках его структурной механики как композиционного материала.

Одним из путей дальнейшего выяснения природы разрушения бетона может служить новый подход к проблеме прочности, в основе которого лежит детальное изучение самого процесса разрушения, так как истинная природа этого хорошо известного явления выяснена далеко не полностью.

В исследованиях последних лет по определению сопротивления материалов разрушению достигнут значительный прогресс благодаря разработке методов механики разрушения - нового научного направления, лежащего на стыке механики деформируемого твердого тела, материаловедения и физики разрушения. Концепция механики разрушения заключается в том, что разрушение твердого тела происходит в результате развития в нем реальных дефектов.

Поскольку между структурой и параметрами механики разрушения существует тесная физическая связь, можно найти новые, более дифференцированные и очень эффективные, характеристики поведения материалов под нагрузкой, поэтому методы механики разрушения все шире начинают применять для оценки качества конструкционных материалов и оптимизации их механических свойств.

Таким образом, работа посвящена актуальной теме современного строительного материаловедения - проблеме конструкционной прочности и разрушения бетонов и, в частности, вопросам формирования важнейших параметров механической прочности - силовым и энергетическим характеристикам трещиностойкости (вязкости разрушения), изучению самого процесса разрушения в реальном масштабе времени и оптимизации структуры и механических свойств с целью повышения сопротивления бетона стабильному и нестабильному развитию трещин под нагрузкой.

Углубление физических представлений по данным вопросам, полученных как при неравновесных, так и при равновесных механических испытаниях опытных образцов, позволит реализовать не только мате-риаловедческое обеспечение повышения качества конструкционного бетона и, тем самым, повышения надежности и экономической эффективности конструкций и сооружений на его основе, но и усовершенствование расчетов конструкций по предельным состояниям.

Цель работы. Основной целью работы является изучение закономерностей процессов деформирования и разрушения конструкционного бетона как композиционного материала с дисперсными частицами в хрупкой матрице и его составляющих, а также количественная оценка силовых и энергетических параметров разрушения с определением физического смысла параметров механических критериев при равновесных и неравновесных механических испытаниях опытных образцов с использованием базовых концепций механики и физики разрушения, современных физических методов оценки качества и поведения структуры твердых тел под нагрузкой, и разработка на основании исследований рекомендаций для регулируемого структурообразования и рецептурнотехнологической оптимизации состава и структуры конструкционного бетона повышенной надежности.

Научная новизна. Представлена впервые выполненным по стандартизированной методике ГОСТ 29167-91 исследованием процессов разрушения бетона и его составляющих структурных компонентов с количественной оценкой силовых и энергетических параметров разрушения при равновесных и неравновесных механических испытаниях на базе основных положений механики разрушения и кинетической теории.

Впервые дисперсная цементная система рассмотрена с учетом процедурного фактора дозирования химической добавки с водой затворения и показана его взаимосвязь с фазовым составом, прочностью, вязкостью разрушения, амплитудно-энергетическим распределением (АЭР) импульсов сигнала акустической эмиссии (АЭ) на кривой нагружения опытных образцов типа I и характером изменения этих свойств цементного камня с учетом фактора времени.

Показано структурообразующее действие химических добавок: суперпластификатора С-3; ПДО-М - на основе последрожжевых отходов, модифицированной сульфатом натрия; УПМД - ускоряюще-противоморозной добавки на основе отработанных солевых растворов при производстве ацетоуксусного эфира, ацетилацетона и нжрохлорак-ридина - на формирование структуры и прочности цементного камня в рамках его структурной механики и получение конструкционных бетонов повышенной трещиностойкости.

Определены величины блоков мозаики Х^ , позволяющие судить о гранулометрической однородности структуры, о величине удельной поверхности образующихся фаз, о степени упорядоченности кристаллитов, о плотности дислокаций и о связи дисперсно-кристаллитной структуры с параметрами процесса разрушения и численными значениями силовых и энергетических параметров разрушения цементного камня.

В основу научно обоснованного прогнозирования и управления прочностными свойствами цементного камня и бетона на его основе введены параметры разрушения твердых тел.

В качестве наиболее информативного параметра процесса разрушения, позволяющего изучать кинетику разрушения в реальном масштабе времени, выбрана энергия импульсов сигналов АЭ и амплитудно-энергетическое распределение сигналов АЭ на кривой нагружения опытных образцов.

Впервые получены в комплексе экспериментальные данные по деформативным и прочностным характеристикам, внутреннему трению и параметрам разрушения пористых и плотных заполнителей. Материалы этого исследования послужили основой для предложения обобщенного критерия качества крупного заполнителя, Кк Е& - Кс* • &р • Квт , который, в свою очередь, может быть положен в основу выбора заполнителя для конструкционных бетонов повышенной надежности в соответствии с современными воззрениями на сущность реальной прочности композиционных материалов.

На плоских и объемных моделях бетона впервые показано экспериментально взаимодействие двух пористых систем: цементного камня и пористого заполнителя при изменении их влажностного состояния, и возникновение в системе напряженно-деформированного состояния. Дано математическое определение внутренних напряжений в модели бетона методами теории упругости.

Показан тензометрическим методом характер работы зерен заполнителя и разрушение структурной модели бетона при одноосном сжатии. Экспериментальные данные получены да условий: Е3 = 0; Е-3 » Ем и Ез < Ем ■ Впервые для анализа напряженно-деформированного состояния структурной модели при Ез < Ем использованы предварительно тарированные по деформациям осевого сжатия гранулы керамзита разной плотности.

Установлены связи между составом, удельной поверхностью тонкодисперсного наполнителя, структурой и реальной прочностью цементных систем. Показан характер изменения Кс* от отношения й / Д где й - среднее расстояние между дисперсными частицами, В - средний диаметр частиц. Установлено влияние крупности, формы, рельефа поверхности и концентрации природных песков на параметры разрушения песчаных и мелкозернистых бетонов и впервые показана связь между уровнем расположения параметрической точки В.т , по Бергу О .Я., и силовым критерием вязкости разрушения Кс* этих систем.

Установлены сравнительные закономерности деформирования и разрушения конструкционного керамзито- и термолитобетона как при одноосном сжатии, так и при равновесных механических испытаниях образцов типа I на трехточечный изгиб с получением полностью равновесных диаграмм деформирования (ПРДД). Впервые получены АЭР сигналов АЭ для ПРДД конструкционных легких бетонов. Получено поле деформаций по фронту движения стабильной и нестабильной трещины для полностью равновесных диаграмм деформирования, позволяющее обосновать критерий критического раскрытия трещины в ее устье. Установлен различный характер изменения прочностных свойств конструкционных керамзито- и термолитобетонов во времени. Показана значительная роль повторного вибрирования в формировании прочностных свойств легкого бетона, особенно, термолитобетона.

Впервые в комплексных исследованиях изменение структуры и прочностных свойств цементного камня рассматривали во временном интервале 9,5 лет, а параметры надежности и долговечности легких конструкционных бетонов, керамзито- и термолитобетона, соответственно, в интервале 18 и 11 лет. Материалы этого комплексного исследования дают возможность сравнения и выбора конструкционной прочности легких бетонов с более высокими значениями критериев надежности и долговечности.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обоснование критериально-кинетического подхода к проблеме механической прочности цементного камня и бетона как композиционного материала;

- исследование процессов разрушения бетона и его составляющих при равновесных и неравновесных механических испытаниях на основе энергетической концепции механики разрушения и кинетической теории;

- методы анализа и оценки физико-механических характеристик структур различных масштабных уровней;

- обоснование с помощью комплекса физических и механических методов исследования роли состава, технологических факторов и времени в процессах формирования структуры и прочностных свойств цементного камня и бетона;

- результаты исследований дисперсно-крисгаллитной структуры цементного камня и прочностных свойств конструкционных бетонов;

- представления об основах прогнозирования надежности и долговечности цементных композитов по параметрам разрушения.

Практическое значение работы определяется использованием полученных результатов при решении прикладных задач. Совместно с головными организациями при участии автора разработаны: Рекомендации по выбору крупных пористых заполнителей для конструктивных легких бетонов марок 150-500 (М., СИ, 1972. - 28 е.); Указания по технологии производства глинозольного керамзита (Куйбышев, НИИКерамзит, 1984. - 32 е.); ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний (М., 1987. - 60 е.); Рекомендации по подготовке к утилизации отходов предприятий ПО "Марбиофарм" и приготовлению на их основе ускоряюще-пластифицирующей добавки ПДО-М для сборного и монолитного железобетона (Пензенский ИСИ - ПО "Марбиофарм" Минмедбиопрома СССР, Пенза, 1989. - 14 е.); Рекомендации по применению ускоряющепластифицирующей добавки ПДО-М в производстве сборного и монолитного железобетона (НИИЖБ Госстроя СССР - ПИСИ, Пенза, 1989. - 16 е.); ТУ 10 РСФСР 13.40.59 - 90. Панели перекрытий керамзигобе-тонные многопустотные предварительно напряженные (Роспроект-агропромсгройматериалы - Пензаагропромстрой, Пенза, 1990. - 15 е.); ТУ. Панели стеновые внутренние железобетонные из мелкозернистого бетона для жилых домов серии 125 (ПИСИ - НИИЖБ, М., 1993. - 18 е.).

Сформулированы предложения по снижению плотности и повышению прочности при сокращении энергозатрат при производстве керамзитового гравия и по ускорению твердения и предотвращению высо-лов в технологии бетонов, что сделало возможным разработку природоохранных технологий в производстве керамзита и бетона (а.с. СССР № 1079636, а.с. СССР № 1126558, а.с. СССР Ks 1196351 и а.с. СССР № 1239114).

Опытное внедрение разработок диссертационного исследования, экономическая эффективность которых определяется возможностью снижения плотности и повышения прочности при сокращении энергозатрат в производстве керамзита и снижении расхода цемента и энергозатрат при улучшении технических свойств в производстве бетона, осуществлялось в 1973.1996 гг. на предприятиях строительной индустрии г. Пензы и области, ПСО КПД (г. Йошкар-Ола), ССК а Мордовколхозсгройобъединение" (г. Саранск), заводе ЖБИ "Кургантяжстроя" (г. Курган).

Материалы работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров - строителей по специальности 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций", а также послужили основой создания специальной научно-исследовательской лаборатории по механике разрушения и акустической эмиссии композиционных строительных материалов на технологическом факультете.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на Международных и

Всесоюзных научно-технических конгрессах, симпозиумах, конференциях и совещаниях: "Конгресс по легким бетонам" (Лондон, 1968); "Ползучесть и усадка бетона" (Киев, 1969 г.); "Легкие бетоны" (Минск -Ереван, 1970 г.); "Лешие бетоны на искусственных и естественных пористых заполнителях Дальнего Востока" (Владивосток, 1972 г.); "Структура, прочность и деформация легкого бетона" (Москва, 1973 г.); "Проблемы ползучести и усадки бетона" (Ереван, 1974 г.); "Перспективы развития производства и применения легких бетонов и конструкции из них" (Тбилиси, 1975 г.); "УП1 Всесоюзная конференция по бетону и железобетону" (Харьков, 1977 г.); "Производство и применение искусственных строительных материалов в сельскохозяйственном строительстве" (Брест, 1979 г.); "Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов" (Владимир, 1982 г.); "Реология бетонных смесей и ее технологические задачи" (Юрмала, 1982 г.); "IX Всесоюзная конференция по бетону и железобетону" (Ташкент, 1983 г.); "Производство и приложение на химические добавки в строительство" (София, 1984 г.); "Создание и внедрение малоотходной технологии производства антибиотиков" (Москва, 1984 г.); "Теория, производство и применение искусственных конгломератов в водохозяйственном строительстве" (Ташкент, 1985 г.); "Развитие производства и применения легких бетонов и конструкций из них, в том числе, с использованием промышленных отходов" (Ереван, 1985 г.); "Механика и технология композиционных материалов" (София, 1985 г.); "Реология бетонных смесей и ее технологические задачи" (Рига, 1986 г.); "II Всесоюзная конференция по акустической эмиссии" (Кишинев, 1987 г.); "X Всесоюзная конференция по бетону и железобетону" (Казань, 1988 г.); "Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении" (Белгород, 1989 г.); "VI Национальная конференция с международным участием по механике и технологии композиционных материалов" (София, 1991 г.); "Структурообразование, прочность и разрушение композиционных строительных материалов и конструкций"

Одесса, 1994 г.); "'Современные проблемы строительного материаловедения. Академические чтения РААСН" (Самара, 1995 г.); "Долговечность строительных материалов и конструкций" (Саранск,

1995 г.); "Проблемы црочности материалов и сооружений на транспорте" (Санкт-Петербург, 1995 г.); "Современные проблемы строительного материаловедения. Вторые Академические чтения РААСН" (Казань,

1996 г.); "Вопросы планировки и застройки городов" (Пенза, 1996 г.); "Актуальные проблемы строительного материаловедения. Третьи Академические чтения РААСН" (Саранск, 1997 г.); "Современные проблемы строительного материаловедения. Четвертые Академические чтения РААСН" (Пенза, 1998 г.); республиканских, региональных, зональных и областных конференциях, семинарах и совещаниях: Саратов, 1981 г.; Пенза, 1983 - 1997 гг.; Таллин, 1984 г. и Ашхабад, 1985 г.

Результаты работы экспонировались на ВДНХ СССР и региональных выставках.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских тем, разработанных в Пензенской ГАСА, в соответствии с программами и координационными планами НИИЖБ, Минвуза РФ, Мжнмедмикробиопрома и ГНТК: по проблеме "Легкие бетоны и конструкции из них" - Тема "Исследование структуры легких бетонов на искусственных пористых заполнителях" в 1971-75 гг.; по проблеме 0.55.05 "Легкие бетоны и конструкции из них" - Тема "Повысить эффективность легких бетонов и конструкций из них, в том числе с использованием зол ТЭС" в 1976-80 гг. (№ Г.Р. 76031017); по проблеме "Разработка технологии утилизации отходов" - тема 3.74.002 "Разработать новые материалы для промышленности строительных материалов на основе отходов предприятий медицинской промышленности" в 1981-85 гг. (№ Г.Р. 01860013175), тема "Исследование отходов от производства антибиотиков с целью утилизации в строительстве" в 198690 гг. (№ Г.Р. 01860007386); по проблеме "Разработка перспективных технологий и приоритетных направлений научно-технического прогресса" - тема "Исследование кремнистых пород Пензенской области в качестве термолитовых заполнителей для легких бетонов" в 1991-95 гг. (№ Г.Р. 01930008630) и тема "Оценка и прогнозирование физико-механических свойств бетона методами механики разрушения, внутреннего трения и акустической эмиссии" в 1996-99 гг. (№ Г.Р. 01960011293),

Вклад автора в разработку проблемы. Автором осуществлены: научное обоснование, разработка методик и программ экспериментальных и теоретических исследований; анализ и обобщение результатов исследований, разработка аналитических зависимостей, экспериментальные исследования в производственных условиях и создание баз внедрения технических и технологических рекомендаций в строительное производство.

Достоверность результатов работы. Полученные выводы и рекомендации подтверждены успешными результатами практического применения, длительными сроками исследований, сходимостью теоретических, модельных и экспериментальных результатов. Экспериментальные исследования выполнены с привлечением современных методов изучения структуры и механических свойств цементного камня и цементных композитов: рентгенофазового анализа, акустической эмиссии, внутреннего трения, тензометрии, равновесных и неравновесных механических испытаний. Доказательность ряда научных положений подтверждена независимыми методиками оценки исследуемых параметров разрушения, ряд из которых предложен автором диссертации. Основные численные результаты и количественные закономерности получили вероятностную оценку на основании статистической обработки. Выводы и рекомендации прошли многолетнюю апробацию и производственную проверку в строительной практике.

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы более чем в 170 работах, включая 7 нормативных документов, 12 авторских свидетельств, 2 брошюры, одна монография, 3 учебных пособия с грифом Минвуза, 18 учебно-методических изданий и 13 научно-технических отчетов с номерами государственной регистрации.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Макридин, Николай Иванович, 1998 год

1. Прочность пористого дисперсного твердого тела определяется в первом приближении произведением числа контактов на 1 см2 сечения этого тела и некоторой средней прочности индивидуального контакта 61, 62, 98.101.

2. Число контактов определяется размером частичек и способом их упаковки. Чем тоньше пористость и чем плотнее упаковка, тем больше контактов на единицу сечения 101.

3. Крупные поры не только уменьшают число контактов в данном контактном сечении; они таят опасность как концентраторы напряжений (трещины) и поэтому значительно понижают прочность в отличие от высокой, но гомогенной тонкой пористости.

4. Рост трещины должен быть энергетически выгодным процессом, то есть ее распространение должно сопровождаться уменьшением внутренней энергии деформируемого тела;

5. Молекулярный уровень: цепная молекула (как молекулярный комплекс) и элементарная ячейка кристаллической решетки, если упаковка молекул образует дальний порядок;