Основные физико-механические свойства

строительных материалов

Лабораторная работа № 1

Для правильного использования строительных материалов, изделий и деталей при возведении зданий и сооружений необходимо знать их физико-технические свойства.

Сравнивать материалы между собой можно только при стандартных методах и условиях определения их свойств, которые регламентируются требованиями ГОСТов – Государственных стандартов на методы испытаний строительных материалов. Соблюдение ГОСТов обязательно.

1.1. Определение истинной плотности

Определение: истинной плотностью материала называют физическую величину, равную отношению массы материала к его объему в абсолютно плотном состоянии.

Истинную плотность материала ρ, кг/м³, определяют по формуле:

ρ = m/V, (1.1)

где: m – масса материала, кг; V – объем материала, м³.

Рис. 1.1. Объемомер ЛЕ ШАТЕЛЬЕ

Для определения истинной плотности каменного материала из отобранной и тщательно перемешанной средней пробы отвешивают 200-220 г. Кусочки отобранной пробы материала сушат в сушильном шкафу при температуре 110±5 °С до постоянной массы; затем их тонко измельчают в агатовой или фарфоровой ступке. Полученный порошок просеивают через сито с сеткой №02 (размер ячейки в свету 0,2х0,2 мм). Отвесив в фарфоровой чашке навеску около 180 г просеянного порошка, его снова высушивают, а затем охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, где порошок хранят до проведения испытания.

Истинную плотность материала определяют при помощи объемомера ЛЕ ШАТЕЛЬЕ (рис. 1.1), который представляет собой стеклянную колбу объемом 120-150 см³ с узкой шейкой, несколько расширяющейся в средней части. На шейке колбы выше и ниже шаровидного уширения нанесены две черты, объем между которыми равен 20 см³. Шейка градуирована с ценой деления 0,1 см³.

Объемомер наполняют до нижней нулевой черты жидкостью, инертной по отношению к порошку материала: водой, безводным керосином или спиртом. После этого свободную от жидкости часть (выше нулевой черты) тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги.

От подготовленной пробы, находящейся в эксикаторе, отвешивают с точностью до 0,01 г на часовом стекле 80 г материала и высыпают его ложечкой через воронку в прибор небольшими порциями до тех пор, пока уровень жидкости в нем не поднимется до черты с делением 20 см³ или до черты в пределах верхней градуированной части прибора. Разность между конечным и начальным уровнями жидкости в объемомере показывает объем порошка, высыпанного в прибор. Остаток порошка взвешивают. Масса порошка, всыпанного в объемомер, будет равна разности между результатами первого и второго взвешивания.

Истинную плотность материала ρ, кг/м³, вычисляют по формуле:

ρ = (m  m₁)/V, (1.2)

где: m – навеска материала до опыта, кг; m₁ – остаток от навески, кг; V – объем жидкости, вытесненной навеской материала (объем порошка в объемомере), м³.

Истинную плотность материала вычисляют с точностью до 0,01 кг/ м³, как среднее арифметическое двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 кг/м³.

1.2. Определение средней плотности

Определение: средней плотностью называют отношение массы материала в естественном состоянии, т.е. вместе с порами и пустотами, к его объему.

Среднюю плотность ρ₀, кг/м³, вычисляют по формуле:

ρ₀ = m/V₁, (1.3)

где: m – масса материала, кг; V₁ – объем материала в естественном состоянии, м³.

Большинство строительных материалов имеет поры. Чем их больше в единице объема материала, тем меньше его средняя плотность. Для жидкостей и материалов, получаемых из расплавленных масс (стекло, металл), средняя плотность по значению практически равна истинной плотности.

От средней плотности материала в значительной мере зависят его физико-технические свойства, например, прочность и теплопроводность. Значение средней плотности материала используют при определении его пористости, массы и размера строительных конструкций, при расчетах транспорта и подъемно-транспортного оборудования.

При определении средней плотности материала можно использовать образцы как правильной, так и неправильной геометрической формы. От формы образца зависит метод определения средней плотности материала.