Строительные материалы

где mнас масса образца материала в насыщенном водой состоянии;

mcух то же в высушенном состоянии. Результаты определений заносят в табл. 4.2.

Заключение

Сравнивая полученные результаты по водопоглощению с нормативными требованиями, сделать вывод о возможности применения испытанных материалов в качестве стеновых.

91

Задание 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ КИРПИЧА

Приборы и материалы

1.Электрошкаф сушильный с автоматической регулировкой температуры в пределах 100…110 С.

2.Весы технические.

3.Линейка измерительная металлическая.

4.Объемомер.

5.Кирпич керамический (3 шт.) и кирпич силикатный (3 шт).

Методика испытаний

Когда кирпич имеет форму прямоугольного параллелепипеда, его среднюю плотность можно определить делением массы кирпича на произведение номинальных размеров, т. е. на объем (Vест).

Согласно ГОСТ 7025-91, объем образцов определяется по их геометрическим размерам, измеренным с погрешностью не более 1 мм. Для определения каждого линейного размера образец измеряют в трех местах – по ребрам и середине грани. За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений.

Среднюю плотность вычисляют по формуле с точностью до

10 кг/м3:

где mсух – масса высушенного кирпича, г; Vест – объем кирпича, см3.

Среднюю плотность образца, насыщенного водой, вычисляют по формуле

где m – масса образца, высушенного до постоянной массы, г; Vв – масса воды, вытесненной образцом, г.

92

Для выполнения данной задачи можно использовать образцы, с которыми работали при выполнении задания № 2.

Объем образцов-кирпичей неправильной геометрической формы (т. е. с дефектами) определяют с помощью объемомера, который представляет собой металлический цилиндр со сливом. Объемомер наполняют водой комнатной температуры и, когда прекратится падение капель со слива, под трубку ставят предварительно взвешенный сосуд. Затем образец-кирпич, насыщенный водой, осторожно погружают в сосуд; при этом вода, вытесненная образцом, будет стекать по сливу в сосуд. После прекращения падения капель сосуд вновь взвешивают и определяют массу воды (mв). Масса вытесненной воды в граммах соответствует объему образца в см3.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений.

Результаты испытаний

Результаты определений заносят в табл. 4.3.

Сравнить полученные величины средней плотности между собой и сделать прогноз по прочности и теплопроводности для каждого вида кирпича.

93

Задание 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ) И ПОРИСТОСТИ КИРПИЧА

Приборы и материалы

1.Прибор Ле-Шателье.

2.Весы технические.

3.Шкаф сушильный электрический.

4.Порошок от размолотого керамического кирпича.

5.Порошок от размолотого силикатного кирпича.

Методика испытаний

Плотность вещества материала, или его истинная плотность –

это отношение массы материала к его объему в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор. Чтобы получить материал без пор, его измельчают в тонкий порошок, пористостью частиц которого можно пренебречь. Для выполнения лабораторной работы студентам предоставляются готовые порошки, приготовленные из керамического и силикатного кирпича.

Ускоренное определение плотности вещества ρ производится в приборе Ле-Шателье. Его сущность состоит в вытеснении порошком заданного объема жидкости (например,бензина), причем фиксируют массу израсходованного порошка и делят ее на объем вытесняемой жидкости.

Зная плотность вещества ρ и среднюю плотность кирпича ρо (из задания 3), рассчитывают пористость кирпича в процентах поформуле

Пористость – это степень заполнения порами объема материала относительная величина, показывающая, какая часть этого объема занята внутренними порами. С величиной пористости кирпича связаны такие важнейшие свойства, как прочность, водопоглощение, водопроницаемость, теплопроводность, морозостойкость.

94

Пористость стеновых каменных материалов косвенно контролируется по величине водопоглощения, минимальное значение которой ограничивается соответствующими стандартами (не менее 6…8 % в зависимости от вида стенового керамического материала и его марки и 8…16 % для силикатного кирпича).

Результаты испытаний

Результаты испытаний заносят в табл. 4.4.

Т а б л и ц а 4.4

Результаты определения истинной плотности кирпича

Сравнить полученные результаты; объяснить, почему они получились близкими.

95

Задание 5. ОЦЕНКА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КИРПИЧА И РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ ТОЛЩИНЫ СТЕНЫ

Методика испытаний

Теплопроводность – один из главных показателей свойств каменных стеновых материалов. Он зависит от целого ряда факторов: общей пористости материала, размера и формы пор, вида твердой фазы и т. д.

Теплопроводность λ характеризует теплозащитные качества материала. Для кирпича теплопроводность можно вычислить, зная величину относительной плотности d по формуле, предложенной проф. В.П.Некрасовым:

1,1630,0196 0,22d 2 0,163, Вт/(м С), (4.9)

где d – относительная плотность, выражающая отношение плотности материала к плотности стандартного вещества ρо при определенных физических условиях.

В качестве стандартного вещества удобно принять воду при тем-

пературе 4 С (точнее, при 3,98 С), имеющую при этой температуре

ρо = 1 г/см3.

Однако эту зависимость между плотностью и теплопроводностью можно использовать лишь для ориентировочной оценки теплофизических свойств кирпича.

В лаборатории имеются графики зависимости расчетной теплопроводности кирпичной кладки от плотности кирпича в сухом состоянии, построенные отдельно для керамического и силикатного кирпича на основе лабораторных и натурных исследований, выполненных в научно-исследовательских институтах.

На основе полученных данных (см. задание 3) по графикам можно определить теплопроводность керамического и силикатного кирпича. Результаты определения полезно сопоставить с величинами его пористости (из задания 4) и объяснить.

Знание теплопроводности того или иного стенового материала позволяет правильно оценить его качество и рассчитать толщину наружного ограждения из этого материала по заданным условиям.

96

Требуемая толщина кирпичных стен из условия необходимой теплозащиты рассчитывается по формуле

где δ – толщина стен, м;

R – требуемое термическое сопротивление стен, м2 К/Вт (соглас-

но СНБ 2.04.01-97);

λ – теплопроводность кирпичной кладки, Вт/(м К).

Результаты испытаний

Результаты расчета записывают в табл. 4.5.

Заключение

Проанализировать данные таблицы с учетом материальных и трудовых затрат на 1 м2 стен разной толщины; сравнить с подобны-

97

ми расчетами толщины стен из эффективного кирпича и других материалов.

Сделать заключение, что может дать замена обычного кирпича на эффективный (пустотелый); как сделать стену здания более легкой и тонкой.

Задание 6. ОЦЕНКА МОРОЗОСТОЙКОСТИ КИРПИЧА

Способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения называется морозостойкостью. Морозостойкость материала зависит от его пористости, формы и размера пор и степени насыщения их водой.

Методика испытаний

Плотные материалы морозостойки. Непосредственное определение морозостойкости кирпича попеременным замораживанием и оттаиванием в насыщенном водой состоянии – процесс длительный. Для предварительной оценки морозостойкости могут быть использованы данные, уже полученные в ходе этой лабораторной работы.

Разрушение материала при замораживании связано с тем, что вода, замерзая, увеличивает свой объем примерно на 9 % и может разорвать материал, если для замерзающей воды не окажется достаточно свободного объема. Пористый материал морозостоек, когда для расширяющейся воды имеется резервный объем пор, т. е. в том случае, когда водопоглощение по объему значительно меньше пористости.

Водопоглощение по объему соответствует объему пор, заполненных водой. Степень заполнения пор водой характеризует коэффициент насыщения, равный отношению водопоглощения по объему Вv к пористости материала П:

Коэффициент насыщения пор Кнас показывает в относительных единицах объем пор, занятых водой. Значения величины пористости кирпича получают из задания 4.

98

Если величина Кнас не превышает 0,85, можно полагать, что материал будет морозостойким. При Кнас > 0,85 замерзающая вода не имеет так называемых пустых («буферных») ячеек и будет разрушать стенки пор материала.

Результаты испытаний

Результаты расчета Wо по данным из заданий 2, 3 и Кнас по данным из задания 4 заносят в табл. 4.6.

Т а б л и ц а 4.6

Результаты расчета

Показатель

Вид кирпича

керамический силикатный

Водопоглощение по массе Вм, %

Средняя плотность сухого кирпича

ρо, кг/м3

Водопоглощение по объему Вv, %

Коэффициент насыщения пор Кнас

Прогноз морозостойкости кирпича

Заключение

Сделать вывод о морозостойкости испытанных видов кирпичей.

Задание 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЧНОСТИ КИРПИЧА

Приборы и материалы

1.Пресс гидравлический.

2.Линейка измерительная металлическая.

3.Пластинкаметаллическаяилистекляннаяразмерами 270х150х5мм.

4.Войлок технический толщиной 5…10 мм.

99

5.Картон толщиной 3…5 мм.

6.Песок кварцевый по ГОСТ 8736.

7.Портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент марки 400.

8.Гипсовое вяжущее марки Г-16.

9.Приспособление для испытания на изгиб.

10.15 кирпичей.

Методика испытаний

Кирпич является стеновым материалом, поэтому в эксплуатационных условиях он испытывает сжимающие и изгибающие усилия.

Для определения марки кирпича по прочности необходимо отобрать от каждой партии в соответствии с СТБ 1160 или СТБ 1228 требуемое число образцов для испытаний на сжатие и на изгиб.

Испытание проводят по методике, предписанной ГОСТ 8462. Согласно этому стандарту, прочность при сжатии керамического кирпича определяют испытанием образцов, составленных из двух целых кирпичей или из двух половинок, соединенных слоем цементного раствора, с выровненными тем же раствором опорными гранями.

Для испытания керамического кирпича на изгиб необходимо предварительное выравнивание цементным или гипсовым раствором участков плашков (постелей) в местах опирания и приложения нагрузки.

Необходимость специальной подготовки образцов для испытания керамического кирпича затрудняет выполнение этой работы в пределах времени, отводимого на лабораторные занятия. Поэтому студенты на лабораторном занятии испытывают на сжатие и изгиб только силикатный кирпич, для которого по ГОСТ 8462 выравнивания граней раствором не требуется. Образцы из силикатного кирпича испытывают насухо, не производя выравнивания их поверхностей цементным раствором. В учебной лаборатории на сжатие и изгиб испытывается по 5 образцов, затем вычисляются средний и наименьший показатель для каждого из пределов прочности. По среднему и наименьшему показателям прочности определяется марка стенового материала (например, силикатного кирпича).

100