1 Цель и содержание

Определение структурных свойств строительных материалов: истинной плотности, средней плотности образцов правильной геометрической формы; определение пористости; насыпной плотности сыпучих материалов, определение гидрофизических свойств строительных материалов: определение водопоглощения, влажности, морозостойкости образцов бетона, кирпича керамического, цементно-песчаного раствора, древесины.

2 Теоретическое обоснование

Основные свойства строительных материалов (физические, тепловые и механические) характеризуют их физическое состояние и способность сопротивляться внешним воздействиям (влажностным, температурным, механическим). Чаще всего они определяют следующие свойства материалов:

1) структурные: плотность, среднюю и насыпную плотность, пористость, пустотность;

2) гидрофизические: водопоглощение, влажность, водостойкость и коэффициент размягчения, морозостойкость;

3) тепловые: теплопроводность, теплоемкость, огнеупорность, огнестойкость;

4) механические: прочность при сжатии, изгибе и растяжении, сопротивление истиранию, удару, износу [2].

Испытание каждого вида материалов необходимо выполнять в строгом соответствии с нормативными документами, в которых указаны основные требования к строительным материалам, методы определения их свойств, требования к отбору проб и образцов для испытаний, приборы для проведения испытаний, сроки и частота контрольных испытаний, методы оценки полученных результатов [1, 2].

Строительные материалы в процессе их эксплуатации и хранения могут поглощать влагу. При этом их свойства существенно изменяются. Так, при увлажнении материала повышается его теплопроводность, уменьшается прочность, нарушается внутренняя структура материала [1].

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в себе воду. Объемное водопоглощение (W), характеризует степень заполнения объема материала водой. Водопоглощение показывает увеличение массы материала.

Влажность материала – это количество воды, содержащейся в его порах и на их поверхности. Выражается в процентах по отношению к массе.

Морозостойкость – это способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание в воздушной среде и оттаивание в воде без признаков разрушения. От морозостойкости материала в значительной мере зависит долговечность сооружений. Вода при замораживании, превращаясь в лед, увеличивается в объеме на 9%. При этом резко повышается давление на стенки пор, достигая в некоторых случаях сотен и даже тысяч ньютонов на квадратный сантиметр. В материале возникают большие напряжения, превышающие иногда предел прочности, которые приводят к разрушению материала [1].

3 Аппаратура, оборудование и материалы

3.1 Аппаратура, оборудование и материалы для определения

истинной плотности

Лабораторные технические весы, объемомер, эксикатор, ртутный лабораторный термометр с ценой деления не более 2^оС; шкаф сушильный, посуда лабораторная стеклянная и фарфоровая, сито с размером ячеек 0,2 мм.

3.2 Аппаратура, оборудование и материалы для определения средней плотности образцов правильной геометрической формы

Весы технические лабораторные, весы технические гиревые, штангенциркуль, линейка измерительная металлическая.

3.3 Аппаратура, оборудование и материалы для определения насыпной плотности сыпучих материалов

Стандартная воронка, весы технические лабораторные, весы технические гиревые, линейка металлическая.

3.4 Аппаратура, оборудование и материалы для определения

водопоглощения

Сушильный шкаф, весы лабораторные технические, ванна с гидравлическим затвором, решетка, ваккуум-аппарат.

3.5 Аппаратура, оборудование и материалы для определения

влажности

Весы технические лабораторные, шкаф сушильный.

3.6 Аппаратура, оборудование и материалы для определения

морозостойкости

Аммиачная холодильная установка, камера с гидравлическим затвором, весы технические лабораторные, термометр ртутный со школой деления 1^оС.

4 Указания по технике безопасности

При использовании лабораторного электрооборудования необходимо удостовериться в заземлении приборов. Запрещается эксплуатация гидравлических и механических прессов при давлении, превышающем указанное в формуляре. Обслуживание приборов должно производиться согласно соответствующим инструкциям.

5 Методика и порядок выполнения работы

5.1 Определение истинной плотности

Истинная плотность материала – это масса единицы его объема в абсолютно плотном состоянии (без учета пор; пустот и включений):

(1)

где m – масса навески порошка, г;

v_а– объем материала в абсолютно плотном состоянии, г/см³.

Так как большинство строительных материалов находятся не в абсолютно плотном состоянии, перед испытанием их необходимо тонко измельчать, чтобы разрушить поры. При этом массу определяют взвешиванием на весах, а объем – пикнометрическим способом, т.е. погружением порошка в жидкость и измерением приращения ее объема. Плотность строительных материалов измеряют объемомером, представляющим собой стеклянный мерный цилиндр объемом 50 см³ с ценой деления 0,1 см³.

Для определения плотности из отобранной и тщательно перемешанной средней пробы отвешивают 200 г материала, который сушат в сушильном шкафу при температуре 115 °С до постоянной массы. Высушенный материал тонко измельчают в фарфоровой ступке таким образом, чтобы он проходил через сито с сеткой № 02 (размер ячейки 0,2 х 0,2 мм). После этого порошок снова просушивают при температуре 115 °С, а затем охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе.

Объемомер наполняют до отметки 30 см³ жидкостью, инертной по отношению к порошку испытуемого материала и помещают его в стеклянный сосуд с водой, закрепляют на штативе так, чтобы вся градуированная часть шейки была покрыта водой (рисунок 1).

Объемомер находится в воде все время, пока идет испытание. Температура воды в сосуде 20 2 °С. От находящейся в эксикаторе пробы отвешивают 80 г материала с точностью до 0,01 г и насыпают его через воронку в прибор до тех пор, пока уровень жидкости в объемомере не поднимется до отметки 40 см³. Это значит, что в объемомер всыпано 10 см³ порошка испытуемого материала. Остаток порошка взвешивают с точностью до 0,01 г. Масса порошка материала, всыпанного в объемомер, равна разности между первоначальной массой и массой остатка. Плотность вычисляют с точностью до 0,01 г/см³ как среднее арифметическое двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 г/см³.

Рисунок 1 – Объемомер (прибор Ле-Шателье)

Рисунок 2 – Определение истинной плотности