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 V_а, см³.

Определяют массу стакана с остатком измельченного материала и стеклянной палочкой m₂ в граммах. Рассчитывают массу материала, находящегося в колбе, m, г.

m_пар= m₁- m ; (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 m 2 , г
Масса материала в колбе, m, г
Объем вытесненной воды Vа, см3
Истинная плотность ρист , г/см3
Среднее значение истинной плотности , г/см3
Среднее значение истинной плотности , 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, , 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, , г.

Взвешивание произвести с точностью до 1 г. Опыт повторить трижды.

Рисунок 4 – Стандартная воронка, мерный сосуд

Зная объем мерного сосуда (V_с) и массу материала, рассчитывают насыпную плотность (ρ_н , г/см³) по формуле:

^; (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 ρист , г/см3
Среднее значение насыпной плотности , кг/м3

Методика выполнения работы (для определения насыпной плотности щебня):

– взвесить пустой сосуд объемом 5 л, , 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.

Заключение.

Лабораторная работа 5

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 4–5см для природного камня

Мерой прочности служит предел прочности материала при соответствующей деформации (R), равный предельному напряжению, превышение которого вызывает разрушению образца. В строительной практике чаще всего оперируют пределами прочности при сжатии (R_сж) и предел прочности при изгибе (R_изг). Предел прочности при сжатии (рисунок 7.1) рассчитывают по формуле:

, (МПа) (7.1)

где P – разрушающая нагрузка, Н;

S – площадь поперечного сечения образца (м²), для куба и призмы S = a², для цилиндра S = πd²/4.

1 - направляющие; 2 - нижнее нагрузочное устройство; 3 - образец; 4 - верхнее нагрузочное устройство Рисунок 7.1 – Схема испытания образцов на сжатие

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

, (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:

, (МПа,) (7.3)

Рис.7.3 Схема приложения нагрузки при испытании на статический изгиб при двух сосредоточенных симметричных относительно опор нагрузках

Зная среднюю плотность (ρ₀) и предел прочности материала при соответствующей деформации (R), можно рассчитать удельную прочность – коэффициент конструктивного качества (ККК) материала по формуле:

(7.4)

Чем выше этот коэффициент, тем эффективнее считается данный материал. Повышения ККК можно добиться либо понижением ρ₀, либо повышением R.

Кроме испытаний на сжатие сухого образца , испытывают аналогичным методом прочность образца после водонасыщения и определяют .

Отношение называется коэффициентом размягчения (К_р) 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 К_р меньше 0,8 не применяются.

Заключение. Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений.