Лабораторная работа № 2 основные свойства строительных материалов. Механические свойства: прочность на сжатие, коэффициент размягчения и др. Задание 1. Определение прочностных параметров.

Цель работы: изучить методы определения прочности различных материалов под действием сжимающих и изгибающих нагрузок.

Прочностью называют способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами.

Прочность оценивают пределом прочности, который условно равен максимальному напряжению, соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение материала. Предел прочности определяют при данном виде деформации (сжатии, растяжении, изгибе).

Знание прочностных показателей позволяет правильно выбрать максимальные нагрузки, которые способен воспринимать данный материал при заданном сечении, или по заданным нагрузкам рассчитывать технически и экономически целесообразное сечение конструкции из данного материала.

Прочность многих материалов зависит от пористости, средней плотности, влажности.

В зависимости от прочности строительные материалы разделяются на марки. В нормативных документах марка указывается в кгс/см², например, марки цемента М 400, М 500, М 550, М 600. Единая шкала марок охватывает все строительные материалы.

ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Сущность метода заключается в испытании образцов на сжатие и изгиб до разрушения и определении предела прочности.

Испытание проводят на образцах правильной геометрической формы, размеры которых зависят от вида и пористости испытуемого материала и должны соответствовать стандартам на конкретные материалы и изделия.

Стандартные образцы для испытаний и их типоразмеры приведены в табл. 4.

Для испытания образцов на сжатие и изгиб применяются гидравлические прессы и универсальные испытательные машины.

Таблица 4

Типоразмеры образцов для испытаний на прочность при сжатии

Образец	Эскиз	Расчетная формула	Материал	Размер стандартного образца, см
Куб			Бетон Раствор Природный камень	15 х 15 х 15 7,07х7,07х7,07 5 х 5 х 5 10 х 10 х 10 15 х 15 х 15 20 х 20 х 20
Цилиндр			Бетон Природный камень	d = 15; h = 30 d = h = 5, 7, 10,15
Призма			Бетон Древесина	а = 10;15;20 h = 40;60;80 a = 2; h = 3
Составной образец			Кирпич	а = 12; b = 12,3; h = 3
Половинка образца призмы			Цемент Гипс	а = 4; S = 25 cм2

При испытании на изгиб схемы прикладываемых усилий на образцы могут быть различными, и основные из них приведены в таблице 5.

Таблица 5

Типоразмеры образцов для испытаний на прочность при изгибе

Образец	Схема испытания	Расчетная формула	Материал	Размер стандартного образца, см
Призма, кирпич в натуре			Цемент Гипс Кирпич	4 х 4 х 16 12 х 6,5 х 25
Призма			Бетон Древесина	15 х 15 х 60 2 х 2 х 30

Количество образцов, подлежащих испытании, устанавливается действующими стандартами на конкретные материалы и изделия, но должно быть не менее трех.

Перед испытанием образцы подвергают осмотру и обмеру. Измерения производят с погрешностью не более 1 мм. Каждый линейный размер образца-куба вычисляют как среднее арифметическое результатов трех измерений: двух параллельных ребер, лежащих в плоскости одной грани, и средней прямой, лежащей между этими ребрами. Диаметр цилиндра измеряют в каждом торце по двум взаимно перпендикулярным направлениям и величину его принимают как среднее арифметическое результатов четырех измерений. Высоту образцов - балочек определяют как среднее арифметическое двух измерений боковых граней, ширину образцов – как среднее арифметическое двух измерений верхней и нижней граней.

При испытании на сжатие из слоистых пород направление нагрузки должно быть перпендикулярно направлению слоев. Образец устанавливают в центре опорной плиты и прижимают верхней плитой пресса, которая должна плотно прилегать по всей верхней грани образца.

Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20 … 60 с после начала испытания.

Величина разрушающей нагрузки должна составлять не менее 10 % предельно развиваемого прессом усилия.

Предел прочности при сжатии R_сж отдельного образца вычисляют по формуле

,

где Р - наибольшая сжимающая нагрузка, установленная при испытании

образца, Н (кгс);

F - площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее

арифметическое площадей верхней и нижней граней, м² (см²).

При испытании на изгиб образцы укладывают на опоры. Нагрузку на образец передают непрерывно и равномерно со скоростью, обеспечивающей его разрушение не ранее, чем через 20 с после начала испытания.

Предел прочности при изгибе R_изг отдельного образца вычисляют по формуле:

- при одной сосредоточенной нагрузке, приложенной посередине пролета

,

- при двух сосредоточенных нагрузках, расположенных симметрично оси пролета

,

где Р – наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, Н

(кгс);

l - расстояние между осями опор, м (см);

b - ширина образца, м (см);

h - высота образца посередине пролета, м (см).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ