[ Основні властивості будівельних матеріалів ]! | Обсяг матеріалу, см 3 | Щільність
| ||||||
порожнього | з Матло | з мат. водою | з водою | г / см 3 | кг / м 3 | |||
|
|
|
| - M 1 |
| |||
1 | ||||||||
2 | ||||||||
3 |
Істинну щільність обчислюють як середнє арифметичне 3-х визначень.
V. Висновок: Отриманий результат (не) лежить у межах реальних значень.
Лабораторна робота № 4 Визначення насипної густини піску та щебеню
Мета роботи: визначення насипної щільності кварцового піску і щебеню у вільно насипаного стані. Оцінка правильності отриманих результатів.
Теоретична частина.
Насипна щільність - маса одиниці об'єму матеріалу в вільно насипаного стані (в насипної обсяг включені міжзернові порожнечі):
,
де - Маса матеріалу у насипному стані, м;
- Насипна щільність, г / см 3;
- Насипний об'єм, см 3.
Насипну густину визначають як в рихлонасипном стані, так і в ущільненому. У першому випадку матеріал засипається в посудину з певної висоти, у другому - ущільнюється на віброплощадці (30-60 сек).
II. Матеріали та обладнання:
- Висушені кварцовий пісок, щебінь;
- Торгові ваги;
- Прилад «Стандартна воронка»;
- Лінійка;
- Мірний посуд об'ємом 1 і 5 л.
III. Методика виконання роботи (для визначення насипної щільності піску):
- Зважити мірну посудину - , Г;
- В «Стандартну воронку», встановлену на піддон, засипати пісок при закритому затворі;
- Одним прийомом, відкривши затвор, заповнити піском мірну посудину до утворення конуса над його краями;
- Видалити надлишок піску, проводячи лінійкою по верхній частині утворює судини;
- Зважити мірну посудину, заповнений піском, - , Г;
- Розрахувати насипну щільність піску.
Зважування зробити з точністю до 1 р. Досвід повторити тричі.
IV. Лабораторний журнал.
№ п / п | Мірний посудину | Маса посудини з піском, м
| Маса піску, м
| Насипна щільність
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Обсяг, см 3
| Маса, г
| г / см 3 | кг / м 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
За кінцевий результат прийняти середнє значення 3-х визначень. V. Методика виконання роботи (для визначення насипної щільності щебеню): - Зважити порожню посудину об'ємом 5 л - , Г; - Засипати щебінь в посудину совком з висоти 10 см до освіти конуса над краями, попередньо поставивши його на піддон; - Надлишок щебеню зрізати лінійкою врівень з краями; - Зважити посудину, заповнену щебенем - m 2, г; - Розрахувати насипну щільність щебеню. VI. Лабораторний журнал.
VII. Висновок: Отриманий результат (не) лежить у межах реальних значень (). Лабораторна робота № 5. Визначення порожнистості сипучих матеріалів Мета роботи: визначити порожнистість піску і щебеню. Встановити залежність порожнистості від величини зерен сипкого матеріалу. Оцінити правильність отриманих результатів. I. Теоретична частина. Порожнеча - Це частка міжзернових порожнин у насипному об'ємі матеріалу. Розрахункова формула: , де - Порожнистість, частки або%; V порожній - обсяг порожнеч у насипному об'ємі матеріалу, см 3; V - обсяг матеріалу, см 3. Порожнеча можна виразити і в%:
Порожнеча - найважливіша характеристика правильності підбору зернового складу заповнювачів для бетонів, від якого залежить витрату в'яжучого (цементу, бітуму та ін.) На практиці порожнистість лежить в межах 26,5 - 47,6%.
За кінцевий результат прийняти середнє значення порожнистості з трьох визначень. III. Висновок: Зі збільшенням розміру зерен (від 0,63 до 10 мм) порожнистість (збільшується, зменшується) з () по (). Отримані результати порожнистості (не) входять в стандартні значення. Лабораторна робота № 6. Визначення водопоглинання матеріалів Мета роботи: визначення водопоглинання керамічної цегли. Оцінка правильності отриманих результатів. I. Теоретична частина. Водопоглинання - властивість матеріалу поглинати та утримувати воду при безпосередньому контакті з нею. Водопоглинання може бути масовим і об'ємним: Масове водопоглинання - це відношення маси поглиненої матеріалом води при стандартних умовах до маси сухого матеріалу в%:
Об'ємне водопоглинання - це відношення обсягу поглиненої матеріалом води при стандартних умовах до обсягу матеріалу в сухому стані в%: , де B m - масове водопоглинання,%; B v - Об'ємне водопоглинання,%; m н - Маса матеріалу, насиченого водою при стандартних умовах, г; m - маса повітряно-сухого матеріалу, м; V - обсяг повітряно-сухого матеріалу, см 3; - Об'єм поглинутої води. Співвідношення між масовим і об'ємним водопоглинанням: ; B v = dB m II. Матеріали та обладнання: - Керамічні цеглу; - Торгові ваги з важками; - Штангенциркуль і лінійка; - Ванна з водою. III. Методика виконання роботи: - Висушити цеглини (3 шт) до постійної маси при температурі 105-110 0 С (різниця результатів 2-х послідовних зважувань не більше 0,2%). Зважування зробити після повного охолодження цегли - m, г; - Виміряти геометричні розміри цегли з точністю до 0,1 см; - Провести насичення цегли водою при температурі води 15-20 0 С протягом 48 годин при рівні води на 2-10 см вище від верху цеглин; - Обтерев цеглу вологою тканиною, негайно зважити їх - m н, м. Зважувати з точністю до 1 м. IV. Лабораторний журнал:
V. Висновок:
Отримані результати водопоглинання за масою () та обсягом () керамічної цегли лежать в межах стандартних значень (вимоги ГОСТ наведені у додатку 1). Лабораторна робота № 7. Визначення пористості матеріалів Мета роботи: визначення пористості керамічної цегли. Оцінка правильності отриманих результатів. I. Теоретична частина. Пористість - це частка заповнення обсягу матеріалу порами. Загальна пористість (або просто пористість) (П о): , де V пір - об'єм пор в матеріалі, см 3 (м 3); V - обсяг матеріалу в природному стані, см 3 (м 3); V а - обсяг матеріалу в абсолютно щільному стані (без пор), см 3 (м 3); - Середня щільність матеріалу, г / см 3 (кг / м 3); - Дійсна густина матеріалу, г / см 3 (кг / м 3). Пористість можна висловити і у відсотках:
Від величини пористості та її характеру залежать найважливіші властивості матеріалу: щільність, міцність, теплопровідність, довговічність і ін Пористість у матеріалі характеризується як відкритими, так і закритими порами. Відкриті пори збільшують водопоглинання і водопроникність матеріалу і погіршують його морозостійкість. Збільшення закритою пористості за рахунок відкритої збільшує довговічність матеріалу, знижує його теплопровідність. Загальна пористість складається з відкритої і закритої. Відкрита пористість чисельно дорівнює об'ємному водопоглинанню матеріалу. Визначивши водопоглинання за обсягом і пористість матеріалу, можна легко вирахувати закриту пористість: ,% Коефіцієнт насичення пір водою - відношення об'ємного водопоглинання до пористості:
Цей коефіцієнт змінюється від 0 (всі пори в матеріалі замкнені) до 1 (всі пори відкриті). Чим більше До н, тим вище частка відкритих пір.
- Величину середньої ( ) І дійсної густини взяти з лабораторної роботи № 1 і № 3; - Підрахувати значення загальної пористості керамічної цегли (П о); - Користуючись даними, отриманими в роботі № 6, визначити відкриту і закриту пористість і коефіцієнт насичення пір водою. Дані занести до лабораторного журналу.
IV. Висновок: Отримані результати пористості (не) входять в стандартні значення. Лабораторна робота № 8. Визначення вологості матеріалів
Гігроскопічність це здатність матеріалу поглинати і конденсувати вологу з навколишнього повітря. Оцінюється вологістю. Вологість - це вміст вологи в матеріалі в даний момент часу. Розрахункова формула: або , де m вл - маса матеріалу в природному стані, м; m - маса сухого матеріалу, м. II. Матеріали та обладнання: - Кварцовий пісок; - Бюкси; - Сушарка радіаційна; - Ексикатор; - Технічні ваги з важками. III. Методика виконання роботи: - Зважити порожній бюкс - m 1, г; - Зважити бюкс з вологим піском - m 2, г; - Помістити бюкс з піском в радіаційну сушарку на 10 хв; - Охолодити бюкс з піском в ексикаторі і зважити - m 3, г; - Сушіння виробляти до постійної маси; - Розрахувати вологість піску. За кінцевий результат прийняти середнє арифметичне з 3-х паралельних визначень за умови, що відносне відхилення окремого результату від середнього значення не перевищує 5%. IV. Лабораторний журнал:
V. Висновок: Вологість кварцового піску дорівнює -%. Лабораторна робота № 9. Визначення міцності при стисненні і коефіцієнта конструктивної якості матеріалів Мета роботи: вивчити принцип дії гідравлічного преса і набути навичок роботи на ньому. Провести випробування на стиск матеріалів і зробити висновок про їх міцнісний ефективності.
Міцність - Властивість матеріалу пручатися внутрішнім напруженням і деформаціям, які виникають під дією зовнішніх факторів (силових, теплових і т.д.), не руйнуючись. Міцність матеріалу оцінюється межею міцності, який умовно дорівнює максимального напруження, яке виникло в матеріалі під навантаженням, що викликала руйнування матеріалу. На практиці межа міцності визначають шляхом руйнування стандартних зразків на стиск, згин або розриві. Межа міцності при стисненні: , де N - руйнівне навантаження, Н (або кгс); А - площа поперечного перерізу зразка, м 2 (або см 2).
Існує наступна залежність між одиницями вимірювання: , Для оцінки міцнісний ефективності матеріалу часто використовують коефіцієнт конструктивної якості (к.к.к.), який визначають за формулою: , де R - границя міцності при стисканні, МПа; d - відносна щільність. Найбільш ефективними є матеріали, що мають найменшу щільність і найбільш високу міцність. II. Матеріали та обладнання: - Зразки різних матеріалів; - Гідравлічний прес; - Штангенциркуль; - Ваги з важками. III. Методика виконання роботи: - Зважити зразок з точністю до 1 г; - Визначити геометричні розміри зразків з точністю до 0,01 см; - Провести випробування зразків на стиск на гідравлічному пресі: - Встановити зразок на нижню опорну плиту преса точно по її центру; - Встановити на нуль стрілки силовимірювача; - Опустити верхню опорну плиту з допомогою гвинта для щільного закріплення зразка між опорними плитами; - Включити насос преса, попередньо переконавшись, що вентиль скидання олії закритий, і дати на зразок навантаження, регулюючи швидкість її застосування (залежить від виду матеріалу і розмірів зразка); - Зафіксувати момент руйнування зразка, при якому стрілка силовимірювача зупиняється і починає рухатися назад; - Вимкнути прес і відкрити вентиль скидання олії, вентиль подачі масла закрити; - Підняти верхню опорну плиту, прибрати зруйнований зразок і ретельно очистити плиту від залишків матеріалу. Кожен матеріал випробувати не менш, ніж на трьох зразках. IV. Лабораторні журнали: МЕЖА МІЦНОСТІ ПРИ СТИСКАННІ.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
а |
| кгс / см 2 | МПа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
Коефіцієнт конструктивної якості.
№ п / п | Матеріал | Розміри зразка | Маса зразка, m, г | Относ. щільність
| R сж, МПа | к.к.к. = = | ||
площа А, см 2 | висота h, см | обсяг V = А h, см 3 | ||||||
1 | ||||||||
2 | ||||||||
3 |
V. Висновок: Порівняти зразки за величиною к.к.к. і пояснити причини розходження.
Лабораторна робота № 10. Визначення коефіцієнта розм'якшення
Мета роботи: визначити коефіцієнт розм'якшення деревини. Оцінити можливість її використання як конструкційний матеріал у вологих умовах.
I. Теоретична частина:
Міцність деревини в сухому стані завжди вище міцності в водонасиченому стані, так як вода, проникаючи в пори, створює в матеріалі внутрішні напруги, що знижує його міцність. Це враховується коефіцієнтом розм'якшення, який є кількісною характеристикою водостійкості.
,
де R нас - міцність деревини в насиченому водою стані, МПа;
R сухий - міцність деревини в сухому стані, МПа.
II. Матеріали та обладнання:
- Стандартні зразки деревини (2х2х3 см) - 3 шт - насичені водою, 3 шт - повітряно-сухі;
- Штангенциркуль;
- Гідравлічний прес.
III. Методика виконання роботи:
- Виміряти розміри перерізу зразків з точністю до 0,01 см;
- Випробувати зразки на стиск вздовж волокон на гідравлічному пресі;
- Розрахувати коефіцієнт розм'якшення.
IV. Лабораторний журнал:
Зразки | № п / п. | Геометричні розміри | Площа перерізу А = bl, см 2 | Руйнівне навантаження N, кгс | Межа міцності при стисненні
| Коеф-т розм'якшення
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
а, см | ширина b, см | R сухий, МПа | R нас,
V. Висновок: Даний матеріал (можна, не можна) застосовувати у вологих умовах, тому що К р =, а значить він є (водостійким, неводостійких).
Лабораторна робота № 11. Визначення границі міцності при вигині Мета роботи: визначити межу міцності при вигині для різних матеріалів. Оцінити можливість їх використання в умовах згинаючих навантажень.
Межа міцності при вигині для балочок прямокутного перерізу: , де М виг - згинальний момент; W - момент опору перерізу балочки. Для прямокутного перерізу момент опору дорівнює:
, , тоді
, , , де N - Руйнівне навантаження, Н; L - довжина балочки, м; l - Відстань між опорами, м; b і h - Відповідно ширина і висота балочки. II. Матеріали та обладнання: - Стандартні зразки - балочки з гіпсу, цементу та деревини (по 3 шт кожного матеріалу); - Гідравлічний прес; - Пристосування для випробування балочок на вигин; - Штангенциркуль. III. Методика виконання роботи: - Визначити геометричні розміри поперечних перерізів зразків з точністю до 0,01 см; - Виміряти відстань між опорами у пристосування для випробування балочок на вигин l з точністю до 0,01 см; - Провести випробування балочок на вигин на гідравлічному пресі; - Визначити руйнівне навантаження, кгс (кН); - Привести схему випробувань; - Розрахувати межа міцності при вигині, кгс / см 2 (МПа). IV. Лабораторний журнал:
V. Висновок: Зробити висновок про можливість використання того чи іншого матеріалу в умовах згинаючих навантажень. Лабораторна робота № 12. Визначення морозостійкості матеріалів Мета роботи: визначити марку по морозостійкості цементного бетону. Познайомитися з методами її визначення. I. Теоретична частина: Морозостійкість - це властивість насиченого водою або розчином солі матеріалу витримувати багатократне поперемінне заморожування і відтавання без значних ознак руйнування і зниження міцності. Кількісна характеристика морозостійкості - марка по морозостійкості (F), яка показує число циклів поперемінного заморожування і відтавання насиченого в рідкому середовищі матеріалу, при яких втрати міцності і маси не перевищують зазначених в Гості і Снипах значень. ; - Втрата міцності і маси, насиченого в рідкому середовищі зразка, після i циклів заморожування і відтавання,%; - Межа міцності при стисканні (в МПа) і маса (у м) зразка після n циклів заморожування і відтавання зразка; - Межа міцності при стисканні (в МПа) і маса зразка (в м), насиченого в рідкому середовищі, до заморожування. Для кожного матеріалу встановлюють марки за морозостійкістю. Марка позначається літерою F, після якої вказується мінімальне число циклів, яке повинен витримати матеріал (наприклад, F 100). Марка по морозостійкості (F) для важкого цементного бетону - це кількість циклів поперемінного заморожування і відтавання насиченого водою стандартного зразка, при яких втрата міцності не перевищує 5%, а для бетону дорожніх і аеродромних покриттів, крім того, втрата маси не більше ніж на 3 % (ГОСТ ... ...). Стандарт встановлює три методи контролю морозостійкості: I - для бетонів, крім дорожніх і аеродромних; II - для дорожніх і аеродромних бетонів і прискорений для інших бетонів; III - прискорений для всіх видів бетону. Методи випробувань навантаженням.
Зразки насичують у рідкому середовищі за наступною схемою: На 1 / 3 висоти - 24 години, на 2 / 3 висоти - на 24 години, цілком - на 48 годин. Співвідношення між марками бетону по морозостійкості, встановленими різними методами, наведені в ГОСТ 10060-95. II. Матеріали та обладнання: - Зразки-куби важкого цементного бетону; - Ванни для насичення зразків у рідкому середовищі; - Торгові ваги з важками; - Гідравлічний прес; - Морозильна камера; - Ванна для розморожування. III. Методика проведення роботи. - Контрольні зразки через 2-4 год після вилучення з ванни випробувати на стиск. - Основні зразки завантажити в морозильну камеру в контейнері або встановити на сітчастий стелаж камери таким чином, щоб відстань між зразками, стінками контейнерів та встановленими вище стелажами було не менше 50 мм. Початком заморожування вважати момент встановлення в камері необхідної температури; - Число циклів змінного заморожування і відтавання, після яких має проводитися випробування міцності на стиск зразків бетону після проміжних і підсумкових випробувань, встановити відповідно до таблиці ГОСТ 10060.0. У кожному віці випробувати по шість основних зразків. - Зразки випробувати по режиму, вказаних у таблиці. - Зразки після заморожування відтанути у ванні з водою при температурі (18 ± 2) ° С. При цьому зразки повинні бути занурені у воду таким чином, щоб над верхньою межею був шар води не менше 50 мм. Вихідні розрахункові дані видаються кожному студенту викладачем на спеціальних картках для бетону певної марки. IV. Лабораторний журнал.
Отримані розрахункові дані обробити у вигляді графіків: і За побудованим кривим визначити морозостійкість бетону - допустиме число циклів заморожування і відтавання, за яких втрата міцності дорівнює 5% і втрата маси 3%. Встановити марку бетону по морозостійкості - F, відповідно до зазначених марками в Гості, як найближче кількість циклів, знайдених за графіками. Марка за морозостійкістю для дорожнього і аеродромного бетону встановлюється як найближче кругле число циклів, менш або рівне досвідченому, при якому: і для всіх інших видів бетону враховується тільки втрата міцності. Додаток 1 Таблиця 1 Фізико-механічні властивості деяких матеріалів [3]
Таблиця 2 Пористість і водопоглинання керамічної цегли [4]
Література
|