Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»
ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Лабораторный практикум СибАДИ
Омск • 2017
УДК 691 |
|
|
|
|
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, |
||||
ББК 38.300.6 |
причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция |
|||
Г95 |
маркировке не подлежит. |
|||
|
|
|
|
|
Рецензенты:
канд. техн. наук, доц. И.П. Папакин (СибАДИ); канд. техн. наук, доц. С.М. Аксенова (СибАДИ)
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве лабораторного практикума.
Гурова, Елена Викторовна.
Г95 Основы материаловедения [Электронный ресурс] : лабораторный практикум / Е.В. ГуроваСибАДИ, Г.И. Надыкто. – Электрон. дан. – Омск :
СибАДИ, 2017. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/ cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Содержит общие сведения о свойствах строительных материалов, методы определения основных показателей физических и механических свойств в соответствии с действующими нормативными документами, включает справочные данные, вопросы и задачи, необходимые для закрепления изучаемого материала.
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.
Предназначен для студентов всех форм обучения по направлению «Строительство» при проведении ла ораторных работ по дисциплине «Основы материаловедения».
Подготовлен на кафедре «Стро тельные материалы и специальные технологии».
Текстовое (с мвольное) издание (4 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
Редактор Н.И. Косенкова Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова
Издание первое. Дата подписания к использованию 03.10.17
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017
ВВЕДЕНИЕ
Строительный материал – вид материи, обладающий определенным вещественным составом, структурой и свойствами. Материаловедением называют науку, изучающую связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физических, физико-химических, механических и других воздействиях.
Строительные материалы в конструкциях зданий и сооружений подвергаются действию статических и динамических нагрузок, а также воздействию различных факторов окружающей среды. Для обоснованного выбора тех или иных материалов с точки зрения получения наибольшего технико-экономического эффекта при их практическом применении необходимо знать свойства материалов и учитывать условия, в которых они будут работать в составе строительной конструкции.
Свойства строительных материалов можно подразделить на сле-
дующие группы: 1) физические; 2) химические; 3) механические; 4) |
||
|
|
И |
технологические; 5) эксплуатационные. Важнейшими свойствами ма- |
||
|
|
Д |
териалов, определяющими их долговечность и надежность, являются |
||
|
б |
|
физические и механические. |
|
|
Физические свойства характеризуют строение материала, а так- |
||
и |
|
|
же определяют его отношен е Ак физическим процессам окружающей |
||
среды. К данной группе относят: |
|
|
С |
|
|
– параметры состоян я структурные характеристики (истинная плотность, средняя плотность, насыпная плотность, пористость, пустотность);
– свойства материалов по отношению к действию воды, т.е. гидрофизические (влажность, водопоглощение, гигроскопичность, водостойкость, морозостойкость);
– свойства материалов по отношению к действию тепла, т.е. теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность).
Механические свойства строительных материалов характеризуют способность материала сопротивляться деформирующему или разрушающему воздействию внешних сил или внутренних напряжений. Механические свойства разделяют на деформативные и прочностные.
Деформативные свойства характеризуют способность материала к изменению формы и размера без отклонений в величине его массы (упругость, пластичность). Прочностные характеризуют способность материала в определенных условиях, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим под влиянием механических и других воздействий (пределы прочности при сжатии, изгибе, растяжении, ударная прочность, истираемость, твердость).
Свойства материалов оценивают числовыми показателями, устанавливаемыми путем испытаний по стандартной методике (реже – расчетным путем).
Цель лабораторных работ – ознакомление студентов с основными физическими и механическими свойствами строительных мате-
оценки качества строительных материалов по показателям их свойств.
риалов, изучение и практическое освоение стандартных методов их определения, приобретение навыков работыИв лаборатории и умения
испытания могут применяться природные (гранит, песок) или искусственные (бетон, кирпич) каменные материалы.
При выполнении лабораторныхДработ в качестве материалов для
пасности и ознакомившиеся с инструкциейА по эксплуатации приборов и оборудования. Всеира оты студенты выполняют самостоятельно, бригадами по 3 4 человека.
Обязательным условием подготовки студентов к занятиям явля-
ется предварительное изучение лекционного материала по теме. К работе допускаются студентыб, прошедшие инструктаж по технике безо-
ЛабораторнаяСработа оформляется в тетрадь и должна содержать следующие разделы: тема лабораторной работы; цель лабораторной работы; теоретическая часть (основные определения свойств); материалы и оборудование; порядок выполнения работы (краткий конспект методов испытаний, схемы испытаний, эскизы приборов, формулы для расчетов); результаты испытаний (табличная форма); расчетная часть; вывод (в соответствии с поставленной целью).
Значения основных физико-механических свойств для ряда строительных материалов даны в прил. 2. Для закрепления изучаемого материала предусмотрено решение задач. Защита лабораторной работы проводится в конце занятия по контрольным вопросам.
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ
Цель работы: определить истинную плотность материалов пикнометрическим методом и ускоренным методом с использованием прибора Ле Шателье.
|
|
Теоретическая часть |
|
|
|||
|
Объем пористого материала в естественном состоянии |
состо- |
|||||
ит из абсолютного объема твердого вещества |
и объема пор |
. Поры |
|||||
могут быть заполнены воздухом |
или водой |
(рис. 1). |
|
||||
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
Истинная плотность – масса единицы |
|
|
||||
объема материала в абсолютно плотном со- |
|
|
|||||
стоянии (т.е. без пор). |
|
|
Д |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
Истинная плотность , кг/м3, |
вычисля- |
|
|
|||
ется по формуле |
|
А |
|
|
|
||
|
|
б |
|
|
|
|
|
где – масса материала, кг; – о ъем мате- |
|
|
|||||
риала в абсолютно плотном состоянии, м3. |
|
|
|
||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
Истинная плотность – ф зическая кон- |
|
|
||||
|
С |
|
|
|
|
|
|
станта вещества. Поэтому у материалов с |
|
Рис. 1. Схема состав- |
|||||
близким химическ м составом значения ис- |
ных частей порис- |
||||||
тинной плотности различаются незначитель- |
того материала |
||||||
но. |
|
|
|
|
|
|
|
|
У каменных материалов как природных (песок, гранит, извест- |
||||||
няк), так и искусственных (кирпич, бетон, стекло), состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность колеблется в пределах 2500 – 3000 кг/м3. Истинная плотность органических материалов, состоящих в основном из углерода, водорода и кислорода (битум, полимеры), составляет 800 – 1200 кг/м3. Большие различия в истинной плотности наблюдаются лишь у металлов (кг/м3): алюминий – 2700, сталь – 7850, свинец – 11 300. Плотность воды – 1000 кг/м3.
Истинная плотность используется при вычислении пористости строительных материалов.
Для расчета истинной плотности материала его нужно получить в абсолютно плотном состоянии. Простейший способ получить такой материал – измельчить его так, чтобы каждая частица не имела внутри себя пор. Чем выше тонкость измельчения, тем точнее будет определение плотности вещества, из которого состоит материал.
Для определения истинной плотности материал предварительно дробят, измельчают до тонкого порошка, просеивают и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 – 110 °С до постоянной массы.
Истинную плотность определяют пикнометрическим методом или с помощью прибора Ле Шателье.
1. Пикнометрический метод
Материалы и оборудование: измельченный материал (указать), дистиллированная вода, пикнометр (рис. 2), технические весы, песчаная баня, стеклянная воронка, пипетка, сухая салфетка.
|
|
|
Ход работы: |
|
|
|
И |
|
|
1. Взвесить чистый сухой пикнометр. Взве- |
|
|
шивание производить с точностью до 0,01 г. |
||
|
|
|
Д |
|
|
2. Отвесить навеску порошка массой 10 г и |
|
|
высыпать его с помощью воронки в пикнометр. |
||
|
|
3. ВзвеситьАпикнометр с порошком. |
|
|
|
4. Налить в пикнометр дистиллированную |
|
|
|
б |
|
|
воду комнатной температуры на 1/3 широкой |
||
|
части колбы. |
|
|
|
и |
|
|
|
|
5. Поставить пикнометр в слегка наклон- |
|
|
ном положении на песчаную баню и кипятить |
||
Рис. 2. Пикнометр |
его содержимое в течение 15 – 20 мин для удале- |
||
С |
|
|
|
|
ния пузырьков воздуха. |
||
6.Охладить пикнометр с содержимым до комнатной температуры.
7.Долить пикнометр до риски (100 мл) дистиллированной водой, обтереть снаружи досуха салфеткой и взвесить.
8.Освободить пикнометр от содержимого и тщательно промыть
водой.
9.Заполнить пикнометр до черты дистиллированной водой, об-
тереть снаружи досуха салфеткой и взвесить.