СП_Постой_Л.В._Бурдаков_С.М._СГД_Основные_свойс..

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет
«МИФИ»
Волгодонский инженерно-технический институт –
филиал НИЯУ МИФИ





ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ








Методические указания
к выполнению лабораторных работ
по курсу «Материаловедение»
для студентов строительных специальностей









Волгодонск 2011
УДК 691:620.1(076.5)
П 636





Рецензент – д.т.н., профессор Ю.И. Пимшин









Составители – Л.В. Постой, С.М. Бурдаков






Основные свойства строительных материалов : методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Материаловедение» для студентов строительных специальностей / Л.В. Постой, С.М. Бурдаков – Волгодонск, 2012. – 32 с.

Предназначено для студентов строительных специальностей












© ВИТИ НИЯУ МИФИ, 2011
Содержание

Введение 4
Общие сведения 5
Лабораторная работа 1 Определение средней плотности материала на образцах правильной геометрической формы (кубах или цилиндрах) 6
Лабораторная работа 2 Определение средней плотности материала на образцах неправильной геометрической формы 10
Лабораторная работа 3 Определение истинной плотности материала 14
Лабораторная работа 4 Определение насыпной плотности материалов 17
Лабораторная работа 5 Определение пористости и пустотности материалов 20
Лабораторная работа 6 Определение водопоглощения материалов 22
Лабораторная работа 7 Определение прочности строительных материалов 25
Приложение А 29
Литература 30
Введение

Настоящие методические указания предназначены для проведения лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение» и имеют цель закрепления практических навыков в определении основных свойств строительных материалов. Теоретические вопросы по указанной дисциплине достаточно подробно изложены в ряде учебников и учебных пособий, а также в лекционном материале. Предусматривается, что студенты, прежде всего, должны ознакомиться с теоретическими положениями по рассматриваемому заданию. Это позволит лучше понять и осмыслить методику решения задачи и приобрести знания, достаточные для ее самостоятельного решения.
Курс является началом профессиональной ориентации будущего инженера.
Приводимые в методических указаниях задания и используемые методы, способствуют закреплению полученных теоретических знаний и развитию практических навыков их применения. Все это позволит в будущем быстро ориентироваться в составе показателей для оценки качества строительных материалов и конструкций, подбирать состав исходных смесей и параметры режимов технологической обработки, а также способы оценки качества готовой продукции; выявлять рациональные области применения строительных материалов.
Лабораторные работы проводятся на современном техническом оборудовании в рамках основных разделов дисциплины «Материаловедение».
Значения физических величин в настоящих методических указаниях приведены к системе СИ. Символьные обозначения в формулах приняты в соответствии со Строительными нормами и правилами.

Общие сведения

Вещественный состав и условия образования (природные материалы) или особенности изготовления (искусственные материалы) предопределяют своеобразие структуры (строения) материалов, которая, в свою очередь, обуславливает важнейшие технические свойства и, соответственно, наиболее эффективные способы эксплуатации этих материалов в строительной практике.
При оценке особенностей различных строительных материалов учитываются как основные (общие), одинаково важные для всех материалов, так и специальные, характерные для материалов, используемых в специфических условиях, свойства.
Свойство – способность материала определенным образом реагировать на действие одного или в совокупности внутренних и внешних факторов.
В соответствии с возможными эксплуатационными воздействиями свойства строительных материалов подразделяются:
– физические – определяющие особенности физического состояния данного тела или влияние на него различных физических воздействий и процессов (истинная плотность, средняя плотность, пористость, теплопроводность, водонасыщение, водопоглощение, коэффициент водонасыщения, морозостойкость и др.);
– механические – определяющие способность материалов деформироваться и сопротивляться разрушению под воздействием различных механических нагрузок (прочность при сжатии (иногда при изгибе), прочность на удар, коэффициент размягчения, коэффициент конструктивного качества и др.);
– химические – характеризующие способность материалов к химическим превращениям и их стойкость по отношению к химической коррозии.
Способность материалов сопротивляться одновременному или поочередному воздействию физических, механических и химических факторов характеризует долговечность их работы в реальных условиях эксплуатации. Все указанные свойства оцениваются числовыми показателями, устанавливаемыми стандартными испытаниями.

Лабораторная работа 1

Определение средней плотности материала на образцах правильной геометрической формы (кубах или цилиндрах)

Цель работы: Определение средней плотности материалов различного происхождения и структуры.

Теоретическая часть

Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (т.е. с порами и пустотами). Среднюю плотность
·ср , кг/м3 (г/см3), рассчитывают по формуле:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (1.1)

где m – масса образца, кг (г);
Vе – объем образца в естественном состоянии, м3 (см3).

Массу и объем определяют путем испытания образцов. Испытания материалов производят в состоянии естественной влажности или в нормированном влажностном состоянии: сухом, воздушно-сухом, нормальном, водонасыщенном.
В настоящей лабораторной работе предусмотрено определение средней плотности различных строительных материалов в воздушно-сухом состоянии.
Методика определения средней плотности зависит от формы испытываемого образца: правильной или неправильной геометрической формы.
Образцы подготавливают к испытаниям: очищают их от пыли и рыхлых частиц, выдерживают не мене 10 суток в помещении при температуре (25 ± 10) єС и относительной влажности воздуха (50 ± 20) %.
Оборудование (должно соответствовать требованиям нормативно-технической документации на конкретный строительный материал):
– весы технические квадрантные; весы технические с разновесами;
– линейка металлическая;
– штангенциркуль.
Проведение испытания

При помощи штангенциркуля или металлической линейки измеряют геометрические размеры образцов:
– у куба – длину а, ширину b, высоту h;
– у цилиндра – диаметр d и высоту h.
Геометрические размеры образцов измеряют согласно схеме, представленной на рисунке 1.1.



Рисунок 1 – Схема измерения геометрических размеров
образцов куба (а) и цилиндра (б)

Длину, ширину и высоту куба измеряют с точностью до 0,01см в трех плоскостях: по параллельным друг другу ребрам и средней между ними линии (посередине измеряемой грани). За окончательный результат по каждому размеру принимают среднее арифметическое значение.
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, (1.2) 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, (1.3)
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, (1.4)

где aср , bср , hср – среднее арифметическое значение соответственно длины, ширины и высоты куба, см;
a1 , a2 , a3 – фактические значения длины в первом, втором и третьем замерах, см;
b1 , b2 , b3 – тоже, ширины куба, см;
h1, h2, h3 – тоже, высоты куба, см.

Средние арифметические значения размеров образца-куба используют в расчете его объема в естественном состоянии Vе , см3

Vе= aср · bср · hср (1.5)

Диаметр цилиндра измеряют в четырех местах: два взаимно перпендикулярных диаметра на верхнем и нижнем основании (d1, d2 и d3, d4). По результатам замеров рассчитывают среднее арифметическое значение диаметра dср, см:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, (1.6)

Высоту измеряют по образующим цилиндра, проходящим через точки пересечения выбранных диаметров с окружностью. По результатам замеров рассчитывают среднее арифметическое значение высоты hср, см:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, (1.7)

где h1, h2, h3, h4 – фактические значения высоты в первом, втором, третьем и четвертом замерах, см.

Средние арифметические значения диаметра и высоты образца-цилиндра используют для определения его объема в естественном состоянии Vе , см3:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, (1.8)

Массу m в граммах определяют, взвешивая измеренный образец (с точностью до 0,1 г при массе до 500 г, до 1 г – при массе более 500г).
Результаты испытаний заносят в таблицу 1 и по формуле 1.1 вычисляют среднюю плотность
·ср .
Таблица 1 – Результаты определения средней плотности строительных материалов
Размеры в сантиметрах
Показатели
Наименование материалов


___________ (призма)
___________ (призма)
___________ (цилиндр)

Масса образца m, г




Размеры куба:

длина a1 , a2 , a3








aср




ширина b1 , b2 , b3








bср




высота h1 , h2 , h3








hср




Размеры цилиндра:

диаметр: d1 , d2 , d3, d4






dср

высота h1 , h2 , h3, h4






hср




Объем образца Vе , см3




Средняя плотность
·ср, г/см3




Средняя плотность
·ср, кг/м3





Заключение: Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений.
Лабораторная работа 2

Определение средней плотности материала на образцах неправильной геометрической формы

Цель работы: Определение средней плотности материалов методом гидростатического взвешивания.

Теоретическая часть

Метод гидростатического взвешивания является наиболее распространенным при определении средней плотности образцов неправильной геометрической формы как плотных, так и пористых материалов. Метод основан на использовании закона Архимеда, в соответствии с которым на тело, погруженное в воду, действует выталкивающая сила, равная массе вытесненной им воды. Чтобы определить эту силу, испытываемый образец взвешивают на воздухе и в воде; разность этих весов и есть выталкивающая сила, величина которой численно равна объему образца.
Средства контроля (должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации на материал):
– весы технические коромысловые;
– стеклянный сосуд с водой;
– разновесы;
– парафин технический;
– электрическая печка.
Испытания проводят с использованием метода гидростатического взвешивания (рисунок 2).

Проведение испытания

Испытания проводят на двух образцах в следующей последовательности:
– определяют массу образца m в граммах, взвешивая его на технических коромысловых весах;

1 – образец; 2 – нить; 3 – крючок для подвешивания образца;
4 – сосуд с водой; 5 – весы технические коромысловые

Рисунок 2 – Испытания образцов с применением метода гидростатического взвешивания

– образец обвязывают нитью и покрывают его поверхность тонким слоем парафина, расплавленного при температуре (75 – 85)
·С; охлажденный образец осматривают, образовавшиеся на парафиновой пленке трещины и пузырьки удаляют при помощи горячей иглы;
– определяют массу образца, покрытого парафином, m1, в граммах, взвешивая его на технических коромысловых весах;
– рассчитывают массу парафина, покрывающего образец, mпар, в граммах:
mпар= m1– m ; (2.1)

– вычисляют объем парафина, покрывающего образец, Vпар,см3:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (2.2)

где
·пар – плотность парафина, равная 0,93 г/см3;

– за нить образец подвешивают к крючку, закрепленному на левом конце коромысловых весов, и погружают его в сосуд с водой. Определяют массу образца m2 в граммах.
При взвешивании образец не должен касаться стенок и дна стеклянного сосуда;
– рассчитывают объем образца, покрытого парафином Vпар, см3

13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415; (2.3)

где
·воды – плотность воды, равная 1,0 г/см3;

– вычисляют объем образца в естественном состоянии, Vе, см3:

Ve=V – Vпар ; (2.4)

– по формуле (1.1) рассчитывают среднюю плотность образца 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, г/см3.

Результаты испытаний заносят в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты определения средней плотности образцов
Показатели
Наименование материала, номер образца


___________
___________


1
2
1
2

Масса образца m, г





Масса образца, покрытого парафином, m1, г





Масса парафина, mпар, г





Плотность парафина,
·пар , г/см3
0,93
0,93
0,93
0,93

Объем парафина, Vпар, см3





Масса образца, покрытого парафином, в воде, m2, г





Объем образца, покрытого парафином, V,см3





Объем образца Vе, см3





Средняя плотность образца
·ср, г/см3





Среднее значение средней плотности образца 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, г/см3





Среднее значение средней плотности образца 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, кг/м3





За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение результатов двух определений средней плотности.

Лабораторная работа 3

Определение истинной плотности материала

Цель работы: Определение истинной плотности материалов.

Теоретическая часть

Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (т.е. без пор и пустот). Истинную плотность
·ист , кг/м3 (г/см3), рассчитывают по формуле
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (3.1)

где m – масса материала, кг (г);
Vп – объем в абсолютно плотном состоянии, м3 (см3).

Средства контроля:
– весы электронные;
– прибор Ле-Шателье;
– стеклянная воронка;
– стеклянный или фарфоровый стакан со стеклянной палочкой.

Подготовка к испытаниям

Куски испытываемого материала высушивают при температуре (100 ± 5) єС до постоянной массы, охлаждают и измельчают до порошкообразного состояния. Отвешивают (180-200) г измельченного материала, повторно сушат его при температуре (100 ± 5) єС и охлаждают до комнатной температуры.
Прибор Ле-Шателье заполняют водой до нижней (нулевой) отметки. Уровень жидкости определят по нижнему мениску. Свободную от жидкости часть прибора протирают тампоном из фильтровальной бумаги. Прибор закрепляют в штативе и помещают в сосуд с водой так, чтобы вся его градуированная часть была погружена в воду (рисунок 3).
13 EMBED PBrush 1415

Рисунок 3 – Определение истинной плотности материалов.
Прибор Ле-Шателье

Проведение испытания

Испытания проводят два раза. Пробу изготовленного и высушенного материала засыпают в стеклянный или фарфоровый стакан. Помещают в него стеклянную палочку. Определяют массу стакана с засыпанным в него измельченным материалом и палочкой m1 в граммах.
Через стеклянную воронку небольшими порциями при помощи стеклянной палочки измельченный материал засыпают в прибор. Заполнение прибора осуществляют до тех пор, пока уровень жидкости поднимется до верхней отметки или будет находиться в пределах градуированной верхней части прибора. Для удаления пузырьков воздуха прибор вынимают из сосуда с водой и поворачивают его в наклонном положении в течение 10 минут на гладком резиновом коврике. Затем его снова помещают в сосуд с водой.
По истечении 10 минут производят отсчет уровня жидкости в приборе. Объем, занимаемый измельченным материалом, равен объему вытесненной им воды Vа, см3.
Определяют массу стакана с остатком измельченного материала и стеклянной палочкой m2 в граммах. Рассчитывают массу материала, находящегося в колбе, m, г.

m= m1– m2 ; (3.2)

Результаты испытаний и промежуточных вычислений заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты определения истинной плотности образцов
Показатели
Наименование материала, номер образца


_____________
____________


1
2
1
2

Масса стакана с измельченным материалом и палочкой m1 , г





Масса стакана с остатком измельченного материала и палочкой m2 , г





Масса материала в колбе, m, г





Объем вытесненной воды Vа, см3





Истинная плотность
·ист , г/см3





Среднее значение истинной плотности 13 EMBED Mi
·crosoft Equation 3.0 1415, г/см3



Среднее значение истинной плотности 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , кг/м3




Полученные значения истинной плотности сравнивают. Если расхождение между ними не превышает 0,02 см3, рассчитывают среднее арифметическое значение истинной плотности по полученным результатам. Если расхождение между ними превышает 0,02 см3, выполняют третье определение. В этом случае за окончательный результат принимают среднее арифметическое значение, рассчитанное по правилам, установленным нормативно-технической документации на конкретный строительный материал.

Заключение: Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений.
Лабораторная работа 4

Определение насыпной плотности материалов

Цель работы: Определение насыпной плотности материалов.

Теоретическая часть

Насыпная плотность – масса единицы объема материала в рыхло насыпанном состоянии. При установлении насыпной плотности рыхлых (зернистых) материалов их объем измеряют мерными цилиндрическими сосудами, вместимость которых зависит от крупности зерен используемого материала.
Крупнозернистые материалы с размером зерен более 5мм засыпают в мерные сосуды емкостью 5л; 10л; 20л или 50л совком с высоты 10см без последующего уплотнения. Объем мерного цилиндра выбирают в зависимости от максимальной крупности зерен:
при крупности до 10мм – 10л
до 20мм – 20л
до 40мм – 40л.
Мелкозернистые материалы – песок (с размером зерен менее 5мм) засыпают в предварительно взвешенный с точностью до 1г мерный сосуд емкостью 1л из стандартной воронки (рисунок 4), конусообразный металлический усеченный корпус которой заканчивается выходной трубкой с затвором. Расстояние между этим затвором и верхней кромкой мерного сосуда соответствует 10 см.

Средства контроля:
– весы электронные;
– высушенные кварцевый песок, щебень;
– прибор «Стандартная воронка»;
– металлическая линейка;
– мерные сосуды объемом 1 и 5 л.

Проведение испытания

Методика выполнения работы (для определения насыпной плотности песка):
– взвесить мерный сосуд, 13EMBED Equation.31415, г;
– в «Стандартную воронку», установленную на поддон, засыпать песок при закрытом затворе;
– одним приемом, открыв затвор, заполнить песком мерный сосуд до образования конуса над его краями;
– удалить избыток песка, проводя линейкой по верхней части образующей сосуда;
– взвесить мерный сосуд, заполненный песком, 13EMBED Equation.31415, г.
Взвешивание произвести с точностью до 1 г. Опыт повторить трижды.





Рисунок 4 – Стандартная воронка, мерный сосуд

Зная объем мерного сосуда (Vс) и массу материала, рассчитывают насыпную плотность (
·н , г/см3) по формуле:

13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415; (4.1)

Насыпную плотность устанавливают как среднее значение из трех определений с погрешностью не более 10 кг/м3. При проведении указанных экспериментов материалы либо предварительно высушивают до постоянной массы, либо испытывают в состоянии естественной влажности.
Результаты испытаний и промежуточных вычислений заносят в таблицу 4.

Таблица 4 – Результаты определения насыпной плотности материалов
Показатели
Наименование материала, номер образца _____________________


1
2
3

Масса пустого сосуда m1 , г




Объем мерного сосуда Vс, см3




Масса сосуда с материалом m2, г




Насыпная плотность
·нас , г/см3




Среднее значение насыпной плотности 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , кг/м3



Методика выполнения работы (для определения насыпной плотности щебня):
– взвесить пустой сосуд объемом 5 л, 13EMBED Equation.31415, г;
– засыпать щебень в сосуд совком с высоты 10 см до образования конуса над краями, предварительно поставив его на поддон;
– излишек щебня срезать линейкой вровень с краями;
– взвесить сосуд, заполненный щебнем, m2, г;
– рассчитать насыпную плотность щебня.
За окончательный результат принять среднее значение 3-х определений.
Лабораторная работа 5

Определение пористости и пустотности материалов

Цель работы: Определение пористости материалов.

Теоретическая часть

Пористость – степень заполнения объема материала порами.
Поскольку поры в материале могут быть открытыми и условно замкнутыми, то при оценке этого показателя различают пористость истинную (Пи), включающую все виды пор, и пористость кажущуюся, учитывающую только открытые, доступные для воды, поры (Пк).
От характера и степени пористости материалов зависят важнейшие их свойства – водопоглощение, водопроницаемость, теплопроводность, морозостойкость, механическая прочность и др.
Истинную пористость Пи, %, рассчитывают с использованием экспериментально установленных значений средней 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 и истинной 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 плотности.
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 (5.1)

Все результаты заносят в таблицу 5.

Таблица 5.1 – Результаты определения пористости материалов

Показатели
Наименование материала,
номер образца
______________________________


1
2
3

Средняя плотность 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, г/см3




Истинная плотность 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, г/см3




Истинная пористость Пи , %





Пустотность – это доля межзерновых пустот в насыпном объеме материала.
Расчетная формула:
13EMBED Equation.31415, (5.2)

где 13EMBED Equation.31415 – пустотность, доли или %;
Vпуст – объем пустот в насыпном объеме материала, см3;
V – объем материала, см3.

Пустотность можно выразить и в %:
13EMBED Equation.31415 (5.3)

Пустотность является важнейшей характеристикой правильности подбора зернового состава заполнителей для бетонов, от которого зависит расход вяжущего (цемента, битума и др.). На практике пустотность лежит в пределах 26,5 – 47,6%.

Таблица 5.2 – Результаты определения пустотности строительных материалов

Показатели
Наименование материала,
номер образца
______________________________


1
2
3

Средняя плотность 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, г/см3




Насыпная плотность 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, г/см3




Пустотность Пу , %





За окончательный результат следует принять среднее значение пустотности из трех определений.

Заключение: С увеличением размера зерен (от 0,63 до 10 мм) пустотность (увеличивается, уменьшается) с (____ ) до (____ ).
Полученные результаты пустотности (не) входят в стандартные значения.
Лабораторная работа 6

Определение водопоглощения материала

Цель работы: Определение водопоглощения материала.

Теоретическая часть

Водопоглощение – свойство, характеризующее способность материала поглощать и удерживать в себе воду при непосредственном контакте с ней.
Различают водопоглощение по массе Wm и водопоглощение по объему Wо. Расчет показателей водопоглощения, %, производят по формулам:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (6.1)
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (6.2)
где Vв – объем насыщенного водой образца, г;
Vс – объем образца, высушенного до постоянной массы, г.

Между водопоглощением по объему и водопоглощением по массе существует зависимость:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (6.3)
Средства контроля:
– кристаллизатор (стеклянный сосуд);
– весы электронные;
– секундомер.

Подготовка к испытанию

Определяют массу сухого образца mс в граммах. На одной из сторон образца карандашом проводят линии, делящие его на четыре примерно одинаковые по высоте части. Образец устанавливают в кристаллизатор и заливают в него воду. Уровень воды должен доходить до нижней линии на образце (до уровня, соответствующего ј высоты образца) и выдерживают в таком состоянии в течение 5 минут. Образец вынимают, протирают его поверхность влажной тканью. Определяют массу образца, насыщенного водой mв, в граммах.
Образец снова помещают в кристаллизатор. Доливают в него воду до уровня, соответствующего следующей отметке. Повторно выдерживают образец в течение 5 минут, вынимают, протирают его поверхность влажной тканью, взвешивают. Эти действия повторяют на каждой глубине погружения образца.
После каждого взвешивания образца, насыщенного водой, по формуле (6.1) рассчитывают водопоглощение по массе Wm , %.
Результаты вычислений заносят в таблицу 6.

Таблица 6 – Результаты определения водопоглощения
Показатели
Глубина погружения образца по высоте


1/4
1/2
3/4
полное

Время насыщения, мин
5
5
5
5

Масса сухого образца mс , г





Масса водонасыщенного образца mв, г





Водопоглощение по массе Wm , %





Водопоглощение по объему Wо , %





Пористость П, %





Коэффициент насыщения пор водой Кн






Используя фактическое значение средней плотности материала 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, приведенное в таблице 6, по формуле (6.2) рассчитывают водопоглощение по объему Wо , %.
По значению водопоглощения по объему Wо , полученному при полном погружении образца в воду, рассчитывают коэффициент насыщения пор водой:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (6.4)
По фактическим данным строят график кинетики водопоглощения материала (рисунок 6).






















Рисунок 6 – Кинетика водопоглощения материала

Заключение: Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений.
Лабораторная работа 7

Определение прочности строительных материалов

Цель работы: Определение прочности материала.

Теоретическая часть

Прочность является одной из важнейших механических характеристик материалов, которой оценивают их способность в определенных условиях сопротивляться разрушению под воздействием внутренних напряжений, вызванных внешними (сжимающими, изгибающими, растягивающими, скалывающими и др.) силами. На показатели прочности оказывает влияние ряд факторов – неоднородность вещественного состава и строения материала; его температура и влажность; форма и размеры испытываемых образцов; характер обработки поверхностей, контактируемых с поверхностью плит пресса, на котором производят испытания; скорость приложения нагрузки по отношению к расположению слоев или волокон материала. Именно поэтому при оценке прочностных характеристик материалов испытаниям подвергают серию (не менее трех) образцов и за конечный результат принимают среднее значение показателей прочности.
Поскольку форма и размеры образцов (масштабный фактор) оказывают влияние на показатели прочности, то соответствующими ГОСТами предусмотрено определение механических характеристик материалов на образцах стандартных размеров:
– кубы с ребром 15 см для цементных бетонов;
– кубы с ребром 7,07 см для строительных растворов;
– кубы с ребром 15 см или цилиндры с диаметром и высотой 4–5 см для природного камня и т.п.
Мерой прочности служит предел прочности материала при соответствующей деформации (R), равный предельному напряжению, превышение которого вызывает разрушение образца. В строительной практике чаще всего оперируют пределами прочности при сжатии (Rсж) и предел прочности при изгибе (Rизг). Предел прочности при сжатии (рисунок 7.1) рассчитывают по формуле:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (МПа) (7.1)
где P – разрушающая нагрузка, Н;
S – площадь поперечного сечения образца (м2), для куба и призмы S = a2, для цилиндра S =
·d2/4.



1 – направляющие; 2 – нижнее нагрузочное устройство;
3 – образец; 4 – верхнее нагрузочное устройство

Рисунок 7.1 – Схема испытания образцов на сжатие

Предел прочности при изгибе (Rизг) при сосредоточенной нагрузке в середине пролета (рисунок 7.2) рассчитывают по формуле:

13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (МПа) (7.2)

где P – разрушающая нагрузка, Н;
l – расстояние между опорами испытываемого образца (свободная длина, пролет), м;
b u h – ширина и высота образца, м.



1 – образец; 2 – резиновая прокладка: 3 – опора:
4 – нажимная кромка Р – нагрузка;  – расстояние между опорами

Рисунок 7.2 – Схема приложения нагрузки при испытании на статический изгиб при одной сосредоточенной симметричной относительно опор нагрузке

При сосредоточенной нагрузке, приложенной в 2/3 пролета (рисунок 7.3), расчетная формула приобретает вид:

13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 , (МПа,) (7.3)



Рисунок 7.3 – Схема приложения нагрузки при испытании на статический изгиб при двух сосредоточенных симметричных относительно опор нагрузках
Зная среднюю плотность (
·0) и предел прочности материала при соответствующей деформации (R), можно рассчитать удельную прочность – коэффициент конструктивного качества (ККК) материала по формуле:
13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 (7.4)

Чем выше этот коэффициент, тем эффективнее считается данный материал. Повышения ККК можно добиться либо понижением
·0, либо повышением R.
Кроме испытаний на сжатие сухого образца 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415, испытывают аналогичным методом прочность образца после водонасыщения и определяют 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415.
Отношение 13 EMBED Microsoft Equation 3.0 1415 называется коэффициентом размягчения (Кр) и по его значению можно судить о водостойкости материала, т.е. о способности материала не разрушаться и не терять своей прочности при работе во влажных условиях. Для наружных строительных конструкций материалы с Кр меньше 0,8 не применяются.

Заключение: Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений.
Приложение А
(справочное)

Таблица А.1 – Физико-механические свойства некоторых материалов
Наименование материала
Прочность при сжатии, МПа
Истинная плотность, кг/м3
Средняя плотность, кг/м3
Тепло-проводность, Вт/(м.0С)

Гранит
150-250
2600-2800
2500-2700
2,9-3,3

Известняк плотный
50-150
2400-2600
1800-2200
0,8-1,0

Известняк - ракушечник
0,5-50
2300-2400
900-1400
0,3-0,6

Кирпич керамический
10-20
2600-2700
1700-2000
0,8-0,9

Кирпич силикатный
10-20
2400-2500
1700-1900
0,35-0,7

Бетон тяжелый
10-60
2500-2600
1800-2500
1,1-1,6

Бетон легкий
2-15

500-1800
0,35-0,8

Древесина сосны
30-60
1550-1600
500-600
0,15-0,2

Сталь Ст3
380-450 (при растяжении)
7800-7900
7800-7900
58,0

Пластмассы
120-200
1000-2200
100-1200
0,23-0,80



Таблица А.2 – Плотность и пористость керамического кирпича
Вид керамического кирпича
Средняя плотность, кг,м3
Пористость, %

Обыкновенный
1600-1900
26-38

Условно-эффективный
1400-1600
38-46

Эффективный
600-1400
46-76


Библиографический список

Материаловедение в строительстве [Текст]: учеб. пособие для вузов / И.А. Рыбьев, Е.П. Казеннова, Л.Г. Кузнецова, Т.Е. Тихомирова,; под ред. И.А. Рыбьева. – 3-е изд., стер. – М.: Академия, 2008. – 528 с. – (Высшее профессиональное образование).
Строительное материаловедение [Текст]: учеб. пособие для вузов / И. А. Рыбьев. – М.: Высш. шк., 2003. – 701 с.: ил.
Строительные материалы и изделия [Текст]: учеб. для сред. проф. учеб. заведений / К. Н. Попов, М. Б. Каддо. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2006. – 440 с.: ил.
Строительные материалы [Текст]: учеб.-справ. пособие / Айрапетов, Г.А., Безродный, О.К., Жолобов, А.Л. и др.; под ред. Г.В. Несветаева. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 608 с.: ил. – (Строительство).
Справочник современного строителя [Текст] / Л.Р. Маилян, Д.Р. Маилян, Б.Ф. Белецкий, и др.; под ред. Л.Р. Маиляна. – Изд. 2-е. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 541 с.: ил. – (Строительство и дизайн).












Основные свойства строительных материалов
Методические указания к выполнению лабораторных работ
по курсу «Материаловедение»
для студентов строительных специальностей

Составитель – Постой Л.В., Бурдаков С.М.

Компьютерная вёрстка Вишнева М.М.
Корректор Вишнева М.М. ИПО ВИТИ НИЯУ МИФИ
Подписано к печати 31.10.2012 г.
Бумага «SvetoCopy» 80 г/м2. Объем 1.92 усл.печ.л.
Гарнитура «Times New Roman»,
Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ИПО ВИТИ НИЯУ МИФИ
г. Волгодонск, ул. Ленина, 73/94











13PAGE 15


13 PAGE \* MERGEFORMAT 142915





13 EMBED Microsoft Excel 97-Tabelle 1415



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 15806781
    Размер файла: 758 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий