Задание 4. Определение пористости и пустотности

Цель работы: вычисление пористости сцементированного материала и пустотности сыпучего.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Пористость (пустотность) материала характеризуется степенью заполнения его объема порами или пустотами. Поры представляют собой полости, не заполненные структурным материалом. По величине они могут колебаться от миллионных долей миллиметра до нескольких миллиметров. Более крупные ячейки и полости, например, между зернами сыпучих материалов, называются пустотами. Пористость материалов колеблется в широких пределах: 0,02 …. 0,8 % у гранита и мрамора, 11,0 … 35,0 % у известняка, 75,0 … 85,0 % у теплоизоляционного кирпича и ячеистого бетона, 90,0 … 95,0 % у пено- и поропластов.

От величины пористости и ее характера (размера и формы пор, равномерности распределения пор по объему материалов, замкнутые или сообщающиеся поры) зависят важнейшие свойства материала: средняя плотность, теплопроводность, водопоглощение, водонепроницаемость, морозостойкость, водостойкость, прочность и др. Поэтому все сведения о пористости материала позволяют более надежно выбирать целесообразные области его применения. Для сыпучих материалов определяют пустотность.

ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Пористость и пустотность (П, %) являются расчетными величинами и определяются на основании ранее найденных значений "истинной" и средней плотности.

Пористость и пустотность в процентах по объему определяют по формулам:

П_о = (1 – ρ_о / ρ) ^.100, П_н =(1 – ρ_н / ρ) ^.100,

где ρ - "истинная" плотность материала, г/см³;

ρ_m - насыпная плотность материала, г/см³;

ρ_н - средняя плотность материала, г/см³.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

Отчет составляется в тетради и включает название, цель работы, основные понятия, формулы расчета, результаты расчетов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что называется пористостью?

2, Для каких материалов определяют пустотность?

3. На какие свойства материалов оказывает влияние его пористость?

Задание 5. Определение водопоглощения

Цель работы: изучить методы определения водопоглощения различных строительных материалов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Водопоглощение (W, %) – это способность материала впитывать и удерживать в порах воду при непосредственном соприкосновении с ней. Различают водопоглощение по массе и объему. Водопоглощение по объему отражает степень заполнения пор водой. Но так как вода проникает не во все поры и не удерживается в открытых пустотах, то объемное водопоглощение всегда меньше "истинной" пористости, то есть меньше 100 %, в то время как водопоглощение по массе высокопористых материалов может быть больше 100 %.

Величина водопоглощения зависит от величины и характера пористости, а также от условий насыщения материала водой.

В свою очередь водопоглощение отрицательно влияет на основные свойства материала: увеличивается средняя плотность, возрастает теплопроводность, уменьшается морозостойкость и прочность.

ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Испытание материала на водопоглощение производят путем насыщения образцов материала в воде температурой +15 … 20^оС в течение 48 часов или в кипящей воде в течение 4 часов.

Оценку водопоглощения производят по отношению поглощенной массы воды к массе материала, высушенного до постоянной массы, в процентах:

,

где m_в - масса поглощенной воды, г;

m_м - масса сухого материала, г.

Водопоглощение высокопористых материалов производят по отношению поглощенной массы воды к объему материала, в процентах:

,

где m_в - масса поглощенной воды, г;

V - объем материала, см³;

ρ_в - средняя плотность воды, равная 1 г/см³.

Испытания производят на штучных изделиях (кирпич, плитка, камень пустотелый), на образцах – кубах с ребром 100 и 150 мм, образцах – цилиндрах, имеющих одинаковые диаметры и высоту; на образцах неправильной геометрической формы, имеющих массу не менее 200 г.

Образцы природного камня и керамических материалов предварительно высушивают до постоянной массы при температуре 105 … 110^оС. Массу образца считают постоянной, если разница результатов двух последовательных взвешиваний после сушки не превышает 0,2 %. Взвешивание образцов производят после их остывания на воздухе. Образцы других материалов испытывают без предварительного высушивания.

Образцы укладывают в сосуд с водой температурой +15 … 20^оС в один ряд на решетку так, чтобы уровень воды в нем был выше верха образцов на 2 … 10 см. Образцы выдерживают в воде 48 часов, после чего их вынимают, обтирают влажной тканью и немедленно взвешивают. Массу воды, вытекшей из образца на чашку весов, включают в массу водонасыщенного образца.

После взвешивания, не подвергшиеся сушке до помещения в сосуд с водой, высушивают до постоянной массы при температуре 105 … 110^оС.

Водопоглощение образца W_m в процентах по массе вычисляют по формуле

,

где m₁ - масса водонасыщенного образца, г;

m - масса образца, высушенного до постоянной массы, г.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

О б о р у д о в а н и е и п р и н а д л е ж н о с т и.

• Весы электронные;

• Шкаф сушильный, объем камеры 100 л.;

• Сосуд с деревянной решеткой.

1. Взвесить высушенные образцы.

2. Погрузить образцы в воду.

3. Вынуть из воды, обтереть влажной тканью.

4. Взвесить образцы.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Величину водонасыщения вычисляют как среднее арифметическое трех определений.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

Отчет составляется в тетради и содержит название и цель работы, понятие водопоглощения, результаты опытов. Строится график зависимости водопоглощения от общей пористости и водопоглощения от средней плотности, делаются выводы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что называется водопоглощением?

2. Какие виды водопоглощения различают?

3. Что отражает водопоглощение по объему?

4. Как водопоглощение зависит от "истинной" пористости?

5. Какие свойства зависят от водопоглощения?

Задание 6. Определение морозостойкости

Цель работы: изучить методы определения морозостойкости различных строительных материалов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Морозостойкость материала количественно оценивается маркой, за которую принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдержанных образцом.

Материал считают выдержавшим испытание, если в результате опыта потери массы и прочности образцов не превышают величин, установленных стандартами на эти материалы (не более 5 и 25% соответственно).

Морозостойкость зависит от величины и характера пористости материала, а также от условий его эксплуатации. Она тем выше, чем меньше водопоглощение и больше прочность материала.

От морозостойкости зависит долговечность материалов в конструкциях, подвергающихся действию атмосферных факторов и воды.

Легкие бетоны, кирпич обычно имеют морозостойкость F15, F25, F35, бетон, применяемый в строительстве мостов и дорог - F100, F200, а гидротехнический бетон до F500.

ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Испытание материала на морозостойкость производят путем многократного объемного или одностороннего замораживания насыщенных водой образцов в воздушной среде при температуре -15 … 20^оС и оттаивания в воде при температуре +15 …20^оС.

В тех случаях, когда необходимо получить величину морозостойкости в короткие сроки, испытание проводят путем насыщения образцов раствором сернокислого натрия. Готовят насыщенный раствор путем растворения в 1 л подогретой до 30^оС дистиллированной воды 250 … 300 г безводного сернокислого натрия Na₂SO₄ или 700 … 1000 г кристаллического сернокислого натрия Na₂SO₄ ^. 10 H₂O.

Оценку морозостойкости материала производят по потере прочности при сжатии, по потере массы, по степени повреждения образцов. Признаки повреждения (расслоение, шелушение, сквозные трещины, выкрашивание) устанавливаются стандартами на конкретные материалы и изделия.

Для определения потери прочности испытание на морозостойкость и контрольные образцы (насыщенные водой) испытывают на сжатие. Потери прочности определяют в том случае, если это предусмотрено стандартами на конкретные материалы и изделия.

Характеризуют морозостойкость количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдержанных образцом.

Испытание проводят на целых изделиях (кирпич, керамические камни, облицовочная плитка), на образцах кубической или цилиндрической формы (природные каменные материалы, бетоны; на образцах неправильной формы – щебень гравий).

Образцы куба могут иметь размер ребра 100, 150 или 200 мм

Предназначенные для испытания образцы высушивают до постоянной массы, затем насыщают водой до постоянной массы.

Водонасыщенные образцы укладывают в контейнеры с зазорами между образцами не менее 20 мм. Контейнеры с образцами помещают в морозильную камеру после того, как температура в ней понизилась до -15^оС. Время загрузки образцов в камеру не должно превышать 15 мин. После укладки контейнеров с образцами в камеру температура в ней не должна превышать -5^оС. Началом замораживания считают момент установления в камере температуры -15^оС. До конца замораживания температура в камере должна быть не выше -15^оС и не ниже -20^оС.

Продолжительность одного замораживания зависит от средней плотности материала, размера образцов и составляют:

2 часа - для плит толщиной до 25 мм;

4 часа - для материалов плотностью 1200 … 1800 кг/м³ с ребрами куба до 100 мм включительно; для материалов плотностью 1800 кг/м³, с ребрами куба до 150 мм;

6 часов - для материалов плотностью 1200 … 1500 кг/м³ с ребрами куба 150 мм;

8 часов - для материалов плотностью менее 1200 кг/м³ с ребрами куба 150 мм.

При одновременном проведении испытаний в морозильной камере образцов разных размеров или из разных материалов время замораживания принимают наибольшим.

Перерыв в процессе одного замораживания не допускается.

После окончания замораживания образцы в контейнерах полностью погружаются в сосуд с водой. Температура воды должна быть +15 … 20^оС и ее поддерживают на этом уровне в течение всего периода оттаивания.

Продолжительность одного оттаивания должна быть не менее половины продолжительности замораживания.

Одно замораживания и последующее оттаивание составляют один цикл, продолжительность которого не должна превышать 24 часа.

В случае временного прекращения испытания образцы после оттаивания должны храниться в воздушной среде.

При оценке морозостойкости по степени повреждения образцы осматривают через каждые 5 циклов при 15 и 25 циклах попеременного замораживания и оттаивания и через каждые 10 циклов при 35 и 50 циклах. Осмотр образцов производят после их оттаивания.

При оценке морозостойкости по потере массы после испытания образцы природного камня и керамических материалов высушивают при температуре 105 … 110^оС до постоянной массы, образцы других материалов взвешивают в насыщенном водой состоянии с погрешностью не более 0,2 %.

При определении морозостойкости ускоренным методом высушенные до постоянной массы образцы помещают в сосуд с раствором сернокислого натрия так, чтобы образцы были полностью погружены в раствор. Образцы в растворе выдерживают в течение 20 часов при комнатной температуре. Затем образцы вынимают из раствора и помещают в сушильный шкаф, где при температуре 105 … 110^оС в течение 4 часов их сушат. После этого охлажденные до комнатной температуры образцы вновь помещают в раствор сернокислого натрия, выдерживают в течение 4 часов и вновь помещают в сушильный шкаф на 4 часа. В такой последовательности операцию повторяют требуемое число раз. После 3, 5, 10, 15 циклов образцы промывают горячей водой для удаления сернокислого натрия и сушат до постоянной массы.

Потерю массы М образцов вычисляют в процентах по формуле

,

где m₁ - масса образца, высушенного до постоянной массы перед

испытанием, г;

m - масса образца, высушенного до постоянной массы после

испытания, г.

Допускаемая величина потери массы образцов устанавливается стандартами на конкретные материалы и изделия.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ