Лабораторная работа №1 Определение физических и механических свойств материалов

Цель работы: Закрепление знаний по теме физико-механические свойства строительных материалов

Приборы и материалы: весы с погрешностью не более 0,1 г., прибор Ле-Шателье, мерные стаканы, воронки, сита, сушильный шкаф, линейка, емкость с водой, образцы, сосуды мерные цилиндрические металлические вместимостью 1 л. и 10 л., сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм., гидравлический пресс, образцы

Перечень испытаний для определения физических свойств:

1. Определение средней плотности материалов правильной геометрической формы

2. Определение средней плотности материалов неправильной геометрической формы

3. Определение насыпной плотности

4. Определение истинной плотности

5. Определение пористости и пустотности

6. Определение влажности

7. Определение водопоглощения

Определение средней плотности материалов правильной геометрической формы

Средняя плотность материалов правильной геометрической формы определяется по формуле:

,

где m – масса образца, г

V – объем образца, см³ . В зависимости от вида образца выбирают формулу для подсчета объема

(приложение 1). Результаты вычислений записывают в табл.5

Таблица 5. Средняя плотность образцов правильной геометрической формы

№/п	Показатель	Ед. изм	Наименование материала
1	Длина, а
2	Ширина, b
3	Высота, h
4	Объем, V
5	Масса, m
6	Средняя плотность,

Определение средней плотности материалов неправильной геометрической формы

Неправильная геометрическая форма образца – такая, определить объем которого с помощью математических формул нельзя. Поэтому его определяют с помощью закона Архимеда при помощи объемомера или мерного стакана. Образец плотной структуры взвешивают и погружают в воду на нитке. Изменение объема воды в мерном стакане показывает объем образца. Среднюю плотность образца вычисляют следующим образом:

,

где m- масса образца в естественном состоянии, г

V₁ – уровень воды в мерном стакане после погружения образца, см³

V₂– уровень воды в мерном стакане после погружения образца, см³

Результаты вычислений записывают в табл.6

Таблица 6. Средняя плотность образцов неправильной геометрической формы

№/п	Показатель	Ед. изм	Наименование материала
1	Первоначальный уровень воды,V1
2	Уровень воды после погружения образца,V2
3	Масса сухого образца,m
4	Средняя плотность, pср

Определение насыпной плотности

Насыпная плотность определяется для сыпучих материалов по той же формуле, что и средняя. Испытание проводят с помощью стандартной металлической воронки в виде усеченного конуса. Внизу воронки имеется задвижка. Под воронкой устанавливают мерный стакан. В воронку насыпают материал, открывают задвижку и заполняют мерный стакан до краев, срезают излишек с помощью линейки. Мерный стакан взвешивают пустым и наполненным. Опыт повторяют пять раз.

Насыпную плотность для каждого опыта определяют по формуле:

,

где m – масса образца, г

Vст – объем мерного стакана, см³

Результаты вычислений записывают в табл.7

Таблица 7. Насыпная плотность ________________________________

(указать наименование материала)

№/п	Масса стакана, mст	Масса стакана с песком, m ст+п	Масса песка, mп	Объем стакана, Vст	Насыпная плотность, p н.п
1
2
3
Ср.знач	---	---	---	---

Определение истинной плотности

Подготовка к испытанию

Из пробы песка берут навеску около 30 г, просеивают ее через сито с отверстиями диаметром 5 мм. Высушенный песок перемешивают и делят на две части.

Н авеску всыпают в чистый высушенный и предварительно взвешенный пикнометр (прибор Ле Шателье) (рис.1), после чего взвешивают его вместе с песком. Затем наливают в пикнометр прокипяченную воду в таком количестве, чтобы пикнометр был заполнен примерно на ²/₃ его объема, перемешивают содержимое и ставят его в слегка наклонном положении на водяную баню. Содержимое пикнометра кипятят в течение 15—20 мин для удаления пузырьков воздуха.

Истинную плотность песка в г/см³ вычисляют по формуле:

где т — масса пикнометра с песком, г;

т₁ — масса пустого пикнометра, г;

т₂ — масса пикнометра с водой, г;

т₃ — масса пикнометра с песком и водой после удаления пузырьков воздуха, г;

_в — плотность воды, равная 1 г/см³.

Рис.1 Прибор Ле Шателье

	Ед.изм	Значение
m
m1
m2
m3


Определение пористости и пустотности

Пористость твердых материалов и пустотность (объем межзерновых пустот в сыпучих материалах в неуплотненном состоянии) определяют на основании значений истинной плотности и средней или насыпной плотности материала, предварительно установленных.

Пористость (П) и пустотность (V_м.п) в процентах по объему вычисляют по формуле

(П)

где — истинная плотность, г/см³;

— средняя или насыпная плотность, кг/м³.

Определение влажности

Влажность определяют путем сравнения массы материала в состоянии естественной влажности и после высушивания.

Материал (изделие) взвешивают, помещают в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы при температуре 105^оС.

Влажность (W) в процентах вычисляют по формуле

где т — масса навески в состоянии естественной влажности, г

т₁ — масса навески в сухом состоянии, г.

Результаты испытаний заносят в табл.8

Таблица 8. Пористость (пустотность) и влажность материалов

№/п	Показатель	Ед. изм	Наименование материала
1	Средняя плотность, pср
2	Истинная плотность, p
3	Пористость /Пустотность П, Vмп
4	Влажность, W

Определение водопоглощения

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Материал насыщают водой в емкости в течение 24 часов. Водопоглощение определяется по формулам:

Wv=(mнас-mсух)/V*100%

Wm=(mнас-mсух)/mсух*100%,

где mнас – масса сухого образца, г

mсух – масса образца после насыщения водой, г

V – объем образца, см³

Результаты испытаний заносят в табл.9

Таблица 9. Водопоглощение материалов

№/п	Показатель	Ед.изм	Наименование материала
1	Масса сухого образца, m сух
2	Масса насыщенного водой образца, mнас
3	Объем, V
4	Массовое водопоглощение, Wm
5	Объемное водопоглощение, Wv

Вывод:

Перечень испытаний для определения механических свойств: