Лабораторна робота 2 Визначення механічних властивостей будівельних матеріалів

Механічні властивості матеріалів характеризують їх спроможність опиратися дії зовнішніх механічних сил. Враховуючи умови експлуатації матеріалів у різноманітних конструкціях, для характеристики їх механічних властивостей треба знати міцність, опір удару, здатність до стирання тощо.

Більшість механічних властивостей визначають на зразках циліндричної або кубічної форми.

2.1. Визначення міцності будівельних матеріалів

Міцність – це здатність матеріалу опиратися внутрішнім напруженням, які виникають внаслідок дії зовнішніх навантажень.

У матеріалах споруд під дією навантажень можуть виникати різноманітні внутрішні напруження: стиск, розтяг, згин, зріз, удар, кручення. Але частіше будівельні матеріали працюють на стиск або розтяг.

Міцність матеріалів одного й того ж складу залежить від їх щільності, а міцність пористих матеріалів – ще й від вологості.

На практиці у спорудах допускаються напруження, які у кілька разів менші границі міцності. Таким чином створюється запас міцності. Розрахунковий опір навантаженням дорівнює , де Z – запас міцності, що дорівнює 2, 3 та більше разів.

Встановлюючи значення запасу міцності, враховують можливість значної деформації конструкцій вже при 50-70% границі міцності, появу тріщин, втомленість матеріалу при змінних навантаженнях, вплив навколишнього середовища, динамічні дії тощо.

Розрізняють руйнівні та неруйнівні методи визначення міцності будівельних матеріалів.

2.1.1. Руйнівні методи визначення міцності будівельних

матеріалів

Міцність матеріалів характеризується границею міцності, тобто напруженням у матеріалі, яке відповідає навантаженню, при якому відбувається руйнування зразка. Границя міцності при стиску R_ст або при розтягу R_р дорівнює відношенню руйнівної сили Р_руйн , що вимірюється у Ньютонах (Н), до площі поверхні зразка S, м²:

, МПа

Руйнівним методом міцність при стиску визначається випробовуванням зразків на гідравлічних пресах різної потужності – від 50 до 5000 кН. Принципову схему гідравлічного преса наведено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема гідравлічного преса:

1 – чавунна основа; 2 – нижня плита опирання; 3 – сталеві колони; 4 – верхня плита опирання; 5 – поперечина; 6 – електродвигун; 7 – пульт управління; 8 – маслопроводи

Для визначення міцності при стиску використовують зразки у формі куба, циліндра або призми. Враховуючи, що на показники преса впливають форма, розміри зразка, характер його поверхні, швидкість навантаження та інші фактори, необхідно дотримуватись стандартних методів випробовування, встановлених для даного матеріалу. Потужність преса повинна не менш ніж у 1,25 рази перевищувати руйнівне навантаження на зразок.

Устаткування, прилади та матеріали: прес гідравлічний, лінійка мірна, зразки будівельних матеріалів.

Хід роботи

Зразки перед випробовуванням вимірюють. Вони повинні мати правильну геометричну форму та паралельні протилежні грані. Площа перерізу зразка визначається як середнє арифметичне площ обох граней опирання з округленням до 0,1 см².

Зразок встановлюють одною з раніше відмічених граней на нижню плиту преса так, щоб вісі зразка та плити співпадали. Зростання навантаження на зразок повинно відбуватись поступово з однаковою швидкістю. Кількість зразків повинна бути не менш трьох. При цьому кінцевим результатом є середнє арифметичне тих показників міцності, які відрізняються один від одного не більш ніж на 15%. Результати, що відрізняються від інших більш ніж на 15%, для обчислення середнього арифметичного не беруть.

Результати визначень заносять до табл. 2.1.

Визначення коефіцієнта розм’якшення Коефіцієнт розм’якшення – це відношення міцності насиченого водою матеріалу до його міцності у сухому стані. Цей коефіцієнт характеризує водостійкість матеріалу та змінюється у межах від 0 до 1. Для будівельних конструкцій, що експлуатуються під впливом постійного зволоження або повністю у воді, не можна застосовувати матеріали з коефіцієнтом розм’якшення менш 0,8. Коефіцієнт розм’якшення визначають за формулою

,

де R_нас - границя міцності зразка у насиченому водою стані, МПа;

R_сух - границя міцності зразка тієї ж серії у сухому стані, МПа.