Составители Г.С. Славчева, Н.А. Верлина

УДК 691:620.18(07)

ББК

Механика прочности и разрушения материалов и конструкций [Текст]:

метод. указ. к выполнению лаб. работ для студ. спец. 270106 и 200503 / Воронеж. гос. арх. – строит. ун-т; сост.: Г.С. Славчева, Н.А. Верлина. - Воронеж, 2009.- 25 с.

Предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу «Механика прочности и разрушения материалов и конструкций». Позволяют изучить основные закономерности взаимосвязи между составом, структурой и свойствами композиционных строительных материалов, а также освоить методику проектирования составов композиционных строительных материалов.

Предназначены для студентов, обучающихся по специальности 270106 «Производство строительных изделий и конструкций» и 200503 «Стандартизация и сертификация».

Табл. 12. Библиогр.: 6 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – Т.И. Шелковникова, к.т.н., доц. кафедры материаловедения и технологии строительных материалов ВГАСУ

2

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Механика прочности и разрушения материалов и конструкций» решают задачу закрепления теоретических знаний в области материаловедения строительных композитов, развития практических навыков по изучению структуры и свойств строительных композиционных материалов, освоению методов управления свойствами и методиками проектирования состава композиционных материалов.

Впредлагаемом цикле лабораторных работ студент должен:

1)изучить основные закономерности взаимосвязи между составом, структурой и свойствами композиционных строительных материалов последовательно по масштабным уровням их структуры;

2)изучить методику проектирования составов композиционных строительных материалов в зависимости от задаваемых параметров структуры.

Лабораторные работы рассчитаны на 36 часов лабораторных занятий. Принято следующее распределение часов на выполнение данных лабораторных работ.

Подготовка к каждой лабораторной работе включает изучение лекционного материала в соответствии с перечнем контрольных вопросов, представленных в настоящих методических указаниях.

По выполненным лабораторным работам составляется отчет, который защищается перед преподавателем. В отчете необходимо представить:

1) название работы;

3

2)цель работы;

3)перечень используемого оборудования и материалов;

4)методику выполнения работы;

5)результаты работы в виде необходимых расчетов, таблиц, графических зависимостей;

6)выводы.

Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТРИЦЫ

КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1.Цель работы:

1.Освоение методики оценки параметров структуры и свойств неорганической матрицы композиционных строительных материалов;

2.Исследование влияния параметров структуры на физико-механические свойства матрицы композиционных строительных материалов.

1.2.Контрольные вопросы

1.Что называют композиционными строительными материалами?

2.Какой совокупностью параметров структуры характеризуются композиционные строительные материалы?

3.Какими показателями оценивают основные физико-механические свойства композиционных строительных материалов?

1.3.Оборудование, инструменты и материалы:

1.Емкости для приготовления смеси.

2.Формы-призмы 4×4×16 см.

3.Мерные цилиндры на 500 мл.

4.Весы торговые с пределами взвешивания до 10 кг.

5.Металлические линейки по ГОСТ 427-75.

6.Пресс гидравлический – УММ-20.

8.Минеральное вяжущее вещество (портландцемент, гипс или др.).

1.4.Рабочее задание

Произвести оценку пористости и предела прочности при сжатии и изгибе образцов цементного (гипсового и др. вяжущего) материала с разным водовяжущим отношением. На основании полученных результатов работы проводится анализ влияния водовяжущего отношения на параметры структуры (пористость) и прочностные характеристики матрицы композиционных материалов.

1.5. Порядок выполнения работы

Подгруппа студентов разбивается на три звена. Каждое звено производит расчет состава матрицы, исходя из задаваемой величины водовяжущего отноше-

4

ния, которое указываются преподавателем.

Состав матрицы и расход материалов на 1 м3 при заданном водовяжущем отношении (В/Вяж) рассчитывают, принимая некоторые допущения, исходя из

где Vвяж- объем вяжущего вещества, м3; Vв - объем воды, м3;

mв - масса воды, кг;

mвяж - масса вяжущего вещества, кг.

Для расчета материалов на 1 м3 смеси приведенная система уравнений преобразуется следующим образом:

где ρвяж - истинная плотность вяжущего вещества, кг/м3, ρв – истинная плотность воды, кг/м3.

Затем из уравнения (1.3) находят массу вяжущего вещества, в соответствии с заданным водовяжущим отношением определяют массу воды.

Каждое звено формует 2 серии образцов, отличающиеся величиной водовяжущего отношения. Серия состоит из 3 образцов-призм размером 4×4×16 см. Образцы всех серий, формуемые подгруппой, должны иметь одинаковые размеры. Твердение отформованных образцов всех серий осуществляется в одинаковых условиях, задаваемых преподавателем. После твердения образцы высушивают до постоянной массы и подвергают техническим испытаниям: их измеряют, взвешивают, а затем испытывают на прочность при изгибе и сжатии. Для оценки структуры матрицы рассчитывается относительный объем микропор и объем твердой фазы в единице ее объема.

После проведения испытаний образцов микробетона для каждого образца рассчитывают предел прочности при изгибе и сжатии и объемную долю пор (Vпор). Для расчета объемной доли пор применяют формулу:

где ρм - средняя плотность матрицы в сухом состоянии, кг/м3; ρи - истинная плотность матрицы в сухом состоянии, кг/м3.

1.6. Содержание и результаты работы

Результаты испытаний заносят в табл. 1.1.

5