Строительные материалы

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Строительные материалы и изделия»

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лабораторные работы (практикум)

Рекомендовано Центром учебной книги и средств обучения Национального института образования в качестве пособия для студентов строительных специальностей высших учебных заведений

М и н с к 2 0 0 3

УДК 691.

В лабораторном практикуме с элементами НИРС приведены вопросы для подготовки к выполнению и контрольные вопросы для защиты лабораторных работ, общие сведения о свойствах строительных материалов, подлежащих испытанию и исследованию; приборы, образцы и материалы; методика проведения испытаний; формы записи полученных результатов по физико-механическим и технологическим свойствам природных и искусственных каменных материалов, минеральных и органических вяжущих, теплоизоляционных полимерных материалов, а также тематика научноисследовательских работ с использованием стандартных и современных неразрушающих методов исследований. Даны практические задачи по строительным материалам.

Составители:

Г.С.Галузо, А.Э.Змачинский, Г.Т.Широкий

Рецензенты:

кафедра «Технология бетона и строительных материалов» Брестского государственного технического университета; зав. кафедрой химической технологии вяжущих материалов, д-р техн. наук, профессор М.И.Кузьменков

(Белорусский государственный технологический университет)

© Галузо Г.С., Змачинский А.Э., Широкий Г.Т., составление, 2003.

В в е д е н и е

Производство строительных материалов и изделий и строительство являются одними из самых материалоемких и энергопотребляющих отраслей народного хозяйства. Наряду с большой номенклатурой традиционных строительных материалов в настоящее время появились новые, современные их виды.

Приконтролекачестваматериалов приихпроизводствеиприменении важное значение имеют навыки правильного лабораторного контроля характеристикисходныхматериаловиконечнойпродукциивцелом.

Лабораторные работы составлены в соответствии с учебной программой по дисциплине «Строительные материалы» для студентов строительных специальностей высших учебных заведений. Издание содержит 17 лабораторных работ, в каждой из которых от 5 до 7 заданий; контрольные вопросы для самостоятельной подготовки и защиты выполненных лабораторных работ; перечень необходимых приборов, оборудования; описание методики выполнения работы; формы записи результатов работы и их анализ; нормативные документы и рекомендуемая литература.

В ходе выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с методиками определения основных физико-механических и технологических свойств строительных материалов, учатся определять их важнейшие характеристики. Лабораторные работы содержат элементы исследований. Их выполнение способствует повышению познавательной активности студентов, учит анализировать полученные результаты, развивает их творческое мышление и профессиональные способности. После лабораторных работ в издании приведены примерная тематика научноисследовательских работ и задачи практического характера для закрепленияполученныхвпроцессевыполнениялабораторныхработ знаний.

Лабораторные работы подготовлены на основе методических указаний к лабораторным работам, разработанных сотрудниками кафедры «Строительные материалы» за период с 1980 по 2003-й год (доц. В.А.Богданом, В.А.Балашевичем, Г.С.Галузо, А.Э.Змачинским, Г.Т.Широким, ст. препод. Г.С.Горбацевич, В.И.Коваженковой, С.Г.Соболевской).

Авторы предлагаемого лабораторного практикума переработали и дополнили имеющиеся работы, подготовили их в едином методическом изложении с учетом современных требований.

3

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Цель работы

1.Ознакомиться с приборами, аппаратурой, оборудованием, методикой проведения испытаний по определению физических и механических свойств.

2.Определить основные физико-механические свойства отдельных видов строительных материалов.

3.Сделать анализ полученных результатов и заключение по выполненным испытаниям.

1.1. Вопросы для подготовки к выполнению лабораторной работы

1.Классификация свойств строительных материалов.

2.Какие свойства относятся к физическим?

3.Какие свойства относятся к механическим?

4.Что такое структура материала?

5.Какие физические свойства относятся к структурным?

6.Какие физические свойства зависят от структуры материала?

7.Какие свойства материала относятся к гидрофизическим?

8.Какие свойства материала относятся к теплофизическим?

1.2. Задания к лабораторной работе

Задание1. Определение средней плотности (плотности материала). Задание2. Определениеистинной плотности (плотности вещества). Задание 3. Определение пористости строительных материалов. Задание 4. Определение насыпной плотности и пустотности.

Задание 5. Определение водопоглощения по массе и объему и расчет закрытой пористости материала.

Задание 6. Определение предела прочности при сжатии. Задание7. Определение ударной прочности (сопротивления удару). Задание 8. Определение истираемости искусственных каменных

материалов.

4

1.3. Общие сведения о свойствах строительных материалов

Строительные материалы и изделия характеризуют и оценивают по их свойствам. Свойство – это характеристика материала или изделия, проявляющаяся в процессе переработки, применения и эксплуатации. Качество строительных материалов определяют по их свойствам. Свойства материалов оценивают числовыми показателями.

Долговечность существующих и строящихся зданий и сооружений во многом определяется качеством применяемых при строительстве материалов и важнейшими их свойствами, которые обеспечивают надежность в процессе эксплуатации объекта.

Контроль качества строительных материалов проводят при их производстве, применении и в эксплуатационных условиях путем проведения испытаний по стандартным методикам, изложенным в нормативных документах (СТБ, ГОСТ, ТУ и др.). Соблюдение принятых методик испытаний строительных материалов является обязательным. Несоблюдение этих методик приводит к значительному разбросу полученных при испытании данных, неправильным выводам и предложениям по применению материалов и, как следствие, – к уменьшению долговечности зданий и сооружений, построенных из этих материалов.

Все свойства строительных материалов разделяют на две большие группы:

1)эксплуатационно-технические и технологические (функциональные);

2)архитектурно-художественные (эстетические).

Эксплуатационно-технические свойства характеризуют функ-

циональную пригодность к применению и эксплуатации строительных материалов и изделий, а также позволяют оценивать их технологичность как при изготовлении, так и при укладке.

К этим свойствам относятся: 1) физические; 2) механические;

3)химические; 4) биологические; 5) технологические; 6) комплексные.

Физические свойства классифицируют на:

1) структурные, характеризующие структуру материала (средняя

иистинная плотность, пористость, пустотность);

2)гидрофизические, характеризующие отношение материала к воде (водопоглощение, влажность, гигроскопичность, влаго- и водостойкость, морозостойкость, влагоотдача и др.);

5

3) теплофизические, характеризующие воздействие тепла на материал (теплопроводность, огнестойкость и др.).

Механические свойства определяют отношение материала к разрушающему и деформирующему действию внешних механических нагрузок (прочность, твердость, истираемость, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление ударуи др.).

Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям и стойкость против химической коррозии.

Биологические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему действию растительных и живых микроорганизмов (биостойкость).

Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться обработке (дробимость, шлифуемость, удобоукладываемость и др.).

Комплексные свойства характеризуют способность материала долго и надежно сохранять свои качества в эксплуатационных условиях (долговечность, надежность, совместимость).

Архитектурно-художественные свойства – это форма, разме-

ры, цвет, блеск, текстура.

В предлагаемой лабораторной работе определяются основные физико-механические свойства отдельных видов строительных материалов.

1.4. Физические свойства строительных материалов

Задания

Задание 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ (ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛА)

Средняя плотность – это масса единицы объема материала в естественном состоянии (с пустотами и порами). Она вычисляется путем деления массы образца на его объем. Среднюю плотность различных материалов сравнивают в сухом состоянии. Она изменяется в пределах от 5…10 кг/м3 (для поропластов) до 7780 кг/м3 (для стали).

6

Приборы и материалы

1.Весы технические с погрешностью измерения 1 и 0,01 г.

2.Линейки измерительные или штангенциркуль.

3.Образцы 4…5 видов материалов:

1)полистирольного пенопласта (кубы с ребром 50 мм);

2)пеностекла строительного (70х70х70 мм);

3)древесины (20х20х30 мм);

4)кирпича керамического;

5)гранита (50х50х50 мм).

Методика испытаний

Образцы, предварительно высушенные до постоянной массы, взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г (при массе до 500 г) и с точностью до 1 г (при массе более 500 г).

Геометрические размеры образцов правильной формы замеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм, если величина замера не превышает 100 мм, и с точностью до 1 мм, если величина замера свыше 100 мм. По этим линейным размерам вычисляют объем в естественном состоянии.

Объем крупных образцов неправильной формы определяют по объему (массе) жидкости, вытесненной погруженным в объемомер образцом

(рис. 1.1).

Рабочая жидкость (вода, бензин, керосин, спирт) не должна взаимодействовать с образцом. Следует создать такие условия, при которых жидкость вытесняется всем объемом образца и исключается возможность ее поглощения порами материала. Это обеспечивается двумя способами:поверхность покрывают слоем парафина, препятст-

вующим проникновению жидкости внутрь образца в момент проведения испытания, либо предварительно насыщают образец жидкостью, чтобы во время опыта поглощения жидкости практически не наблюдалось.

7

Среднюю плотность вычисляют в кг/м3 на основании полученных данных по формуле

где m – масса образца, кг;

Ve – объем в естественном состоянии, м3. Результаты вычисления округляют до целого числа.

Результаты испытаний

Результаты определения заносят в табл. 1.1 по предлагаемой форме.

Заключение

В заключении необходимосделать анализполученных результатов.

Задание 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ (ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВА)

Истинная плотность – это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот, трещин и других полостей, учитывающая только объем, занятый веществом, из которого состоит материал. Истинная плотность есть физическая

8

константа вещества, из которого состоит материал. Для строительных материалов она изменяется в пределах от 900 (для полимеров) до 7980 кг/м3 (для стали). Для материалов и изделий, имеющих одинаковый вещественный состав, истинная плотность одинакова (например, керамический кирпич и керамзит). В табл. 1.2 приведены численные значения истинной плотности отдельных строительных материалов.

Т а б л и ц а 1.2

Средняя и истинная плотность отдельных строительных материалов

Истинную плотность определяют для того, чтобы вычислить пористость материала, зная его среднюю плотность.

Чтобы определить истинную плотность, необходимо высушить и измельчить пробу материала. Чем больше степень измерения, тем плотнее расположены частицы в объеме и тем меньше ошибка эксперимента.

Приборы и материалы

1.Весы технические с погрешностью взвешивания до 0,1 г.

2.Прибор Ле-Шателье.

9

3.Шкаф сушильный.

4.Стаканчик для взвешивания.

5.Эксикатор.

6.Дистиллированная вода или керосин.

7.Навески измельченных материалов (кирпича керамического и силикатного, песка кварцевого).

Методика испытаний

Подготавливают пробу измельченного материала массой 150…200 г, всыпают в бюкс для взвешивания, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе над концентрированной серной кислотой. Затем отвешивают с точностью

шкалы равен 20 см3. Точного заполнения можно добиться, если залить воду с небольшим избытком и затем отсосать ее фильтровальной бумагой. После заполнения свободную от жидкости часть прибора протирают тампоном из фильтровальной бумаги. Навеску порошка через воронку прибора ложечкой всыпают небольшими порциями до тех пор, пока уровень воды в приборе не поднимется до

10