СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве метод ческ х указан й.

Гурова, Елена В кторовна.

Г95 тро тельное матер аловедение [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным ра отам / Е.В. Гурова. – (Серия внутривузовских

методическ х указан й С АДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2018. –

URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа:

для автор зованных пользователей.

Содержат лабораторные ра оты по определению отдельных физических и механическ х свойств материалов, изучению основных закономерностей искусственных строительных конгломератов. Включают цель и задачи лабораторных работ; руководящие положения, о еспечивающие выполнение лабораторных работ; последовательность выполнения работ; порядок оформления материалов испытания. Отдельные задачи, выполняемые в ходе лабораторных работ, содержат элементы научного исследования.

Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.

Рекомендованы для студентов специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» и магистров направления «Строительство» при проведении лабораторных работ по дисциплинам «Строительное материаловедение», «Строительное материаловедение технологии дорожно-строительных материалов», «Строительное материаловедение в технологии отделочных и изоляционных материалов» очной заочной форм обучения.

Подготовлены на кафедре «Строительные материалы и специальные технологии».

Текстовое (символьное) издание (4,6 МБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание первое. Дата подписания к использованию 22.06.2018

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

ВВЕДЕНИЕ

студентыизучают дисциплину «Строительноематериаловедение». огласно учебным планам для магистров направления 08.04.01

« тро тельство» маг стерские программы «Производство дорожных и стро тельных матер алов, изделий и конструкций», «Современные

новидности бАстро тельных материалов и даёт представление студен-

отделочные золяц онные материалы» студенты изучают дисцип-

лины « тро тельное материаловедение и технологии дорожностроительных матер алов», «Строительное материаловедение в техноло-

там об основных теоретических положениях науки о строительных материалах; закономерностях, действующих в этой науке; качественных характеристиках материалов; связи этих характеристик со структурой материала.

Лабораторные ра оты посвящены изучению физических и механических свойств материалов, а также основных закономерностей, действующих в искусственных строительныхДконгломератах.

Знание общих научных положений, рассматриваемых в дисциплинах «Строительное материаловедение», «Строительное материаловедение и технологии дорожно-строительных материалов», «Строительное материаловедение в технологии отделочных и изоляционных материалов», позволяет более осмысленно восприниматьИспецифические особенности, которыми обладают конкретные строительные материалы.

Каждая лабораторная работа рассчитана на 4 учебных часа.

3

Лабораторная работа № 1

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

СЦелью данной лабораторной работы является ознакомление студентов с основными физическими свойствами строительных мате-

риалов, которые в знач тельной степени взаимосвязаны с их структу- читьсярой и проявляются во взаимодействии с окружающей средой.

Основной задачей работы является освоение студентами методик определен я так х физических величин, как истинная, средняя и насыпная плотности материалов, а также закрепление знаний по оп-

ределен юбАпоказателей влажности, водопоглощения и водонасыще-

ния матер алов. Используя полученные знания, студент должен науопределять расчетным путем пористость и пустотность материалов, а также должен уметь прогнозировать характер взаимосвязи прочности, морозостойкости, теплопроводности материалов в зави-

симости от изменения их плотности, пористости и водопоглощения.

1.2. Руководящие положения, обеспечивающие выполнение

ла ораторной работы

Большинство строительных материалов содержат газовую или жидкую фазу, поэтому для характеристики их структуры используют среднюю плотность. Истинная плотность используется большей ча-

Понятие «пористость» включает две основные характеристики материала - геометрическую и структурную. Геометрическая характеристика - это общий объём пор, т.е. собственно пористость. Структурная характеристика - это форма пор, которая зависит от строения твёрдой фазы (материалы зернистые, ячеистые, волокнистые и др.) и характера пор (открытые, замкнутые, сообщающиеся). Строение пористого материала характеризуется общей, открытой и закрытой пористостью, распределением пор по их радиусам. Практическое значение пористости (и плотности) состоит в том, что от них зависят многие другие физико-механические свойства материалов: прочность,

4

водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость, звукопроницаемость, долговечность и другие качественные показатели.

Морозостойкость природных и искусственных каменных материалов в строительном материаловедении характеризует способность материала выдерживать многократное попеременное замораживание Си оттаивание в насыщенном водой состоянии (без видимых признаков разрушения и допустимого понижения прочности). На морозостойкость матер алов оказывают влияние капиллярные поры диаметром более 1 мкм. Это большей частью открытые (канальные) поры, кото-

риаломрые способны вп тывать воду [1]. Вода, поглощенная материалом, особенно порами поверхностного слоя, замерзает при переходе через

нулевую температуру с расширением на 8,3 %. Ритмично чередующаяся кр сталл зац я льда в порах с последующим оттаиванием вызывает вознбАкновен е внутренних напряжений в материале, что приводит к сн жен ю его прочности. Возможна частичная потеря мате-

массы вследств е локальных разрушений.

Верхн й кр т ческий размер пор, впитывающих воду, не превышает 20 мкм, н жн й критический радиус капилляров при заполнении водой около 0,1 мкм [1]. В искусственных конгломератах на основе цементов значительную часть (до 4,5 %) составляют гелевые поры размером 10-2 – 10-4 мкм и контракционные (до 2,5 %) размером 10-1 – 10-2 мкм. Они не оказывают влияния на морозостойкость материала. Вода в них находится в связанномДсостоянии, температура ее замерзания ниже минус 70 °С. Объём капиллярных пор в бетоне может составлять 8 – 10 % [2]. В ячеистых бетонах (водопоглощение 40 – 60 %) преобладают крупные (10 – 200 мкм) воздушные поры. Поэтому влияние водопоглощения на морозостойкость в таких материалах второстепенное. Для повышения морозостойкостиИтаких материалов стремятся к созданию ячеистой структуры с замкнутыми малыми порами, повышению плотности стенок между макропорами. Крупные ячейки снижают морозостойкость материала.

Водопоглощение - косвенная характеристика пористости, которая показывает способность материала впитывать и удерживать влагу в период эксплуатации. Для оценки структуры материала используют коэффициент насыщения пор водой КН, равный отношению водопоглощения по объему к пористости. Коэффициент насыщения может изменяться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые). Уменьшение КН при той же общей пористости свидетельствует о сокращении открытой пористости, что обычно проявляется в

5

повышении морозостойкости. Поэтому применение в бетонах технологий воздухововлечения, когда в материале образуются воздушные резервуары, гасящие избыточное давление мигрирующей при замерзании воды, приводят к увеличению морозостойкости бетона.

пористостью связана теплопроводность материала. Общая теплопроводность материала будет предопределяться теплопроводностью твердых и газовых фаз. Существенное снижение в материале твердой фазы пр вод т к уменьшению теплопроводности, так как те-

будет так как теплопроводностьАводы в 25 раз выше теплопроводности воз-

духа. Замерзание воды в порах материала еще больше увеличивает теплопроводность материала, так как теплопроводность льда в 4 раза больше теплопроводности воды.ДВодопоглощение не только ухудшает теплоизоляционные свойства материала, но и понижает его прочность и долговечность.

Звукопоглощающие материалы, также, как и теплоизоляционные, выпускают с большой пористостью (40 – 90 %), так как коэффициент звукопоглощения сильно повышаетсяИпри возрастании пористости. Однако требования к характеру пористости особые. Эффективность звукопоглощающего материала возрастает при наличии сквозных (т.е. открытых) пор диаметром до 1 мм или специально предусмотренной перфорации. Для защиты от звука при низких частотах следует применять рыхлый и толстый материал со сквозными порами. Пористыми должны быть и звукоизоляционные материалы. Если они используются как прокладочные материалы, то основной их характеристикой является динамический модуль упругости. Высокими звукоизоляционными свойствами обладают пористо-волокнистые, резиновые и резиноподобные материалы с губчатой структурой.

6