Строительные материалы

меров образца и максимального разрушающего усилия, действующего на него. Одна из плитпресса должна иметь шаровую опору.

Предел прочности при растяже-

нии определяют для таких строительных материалов, как металлы, древесина, пластмассы, рулонные кровельные материалы. Образцы испытаний изготавливают в виде стержней, лопаток, полос. Их форму и размеры определяют по соответствующим стандартам на испытываемые материалы.

Предел прочности при растяжении в МПа вычисляют по формуле

материалов

где F разрушающая нагрузка, Н;

Ао – первоначальная площадь попе-

речного сечения образца, мм2.

Предел прочности при растяжении вычисляют как среднее арифметическое значение испытаний трех образцов.

Предел прочности при изгибе определяют на образцах-

балочках (природные и искусственные каменные материалы, древесина) или на готовых изделиях-образцах (кирпич). Нагрузка на образец передается в одной или двух точках по всей ширине образца. Одна из опор, на которую опирается образец при испытании, должна быть шарнирной (подвижной), другая – неподвижной. Схема испытаний на изгиб приведена на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Схема испытания на изгиб образцов-балочек:

а при одной сосредоточенной нагрузке; б при двух сосредоточенных нагрузках, расположенных симметрично оси балочки

21

Предел прочности при изгибе в МПа вычисляют по формулам: при одном сосредоточенном усилии для образца-балочки прямо-

угольного сечения (рис. 1.6 а)

при испытании образца-балочки прямоугольного сечения по

где F – разрушающее усилие, Н;

расстояние между опорами, мм;

b, h – ширина и высота поперечного сечения балочки, мм. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифмети-

ческое значение испытаний трех образцов.

Задания

Задание 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ

Приборы и материалы

1.Искусственный камень – бетон.

2.Природный материал – древесина.

3.Линейка измерительная.

4.Штангенциркуль.

5.Пресс гидравлический.

Методика испытаний

Образцы-кубы из бетона с ребром 100 мм очищают мягкой щеткой или тканью, и определяют геометрические размеры поверхностей, соприкасающихся с плитами пресса. Нагрузка на образцы пе-

22

редается в направлении, перпендикулярном формованию при изготовлении образцов.

Образцы из древесины размерами 20х20х30 мм испытывают в направлении, параллельном волокнам древесины. Замеряют поперечные размеры образцов с помощью штангенциркуляс точностью до0,1 мм.

Образцы устанавливают в центре нижней плиты пресса, затем подводят верхнюю плиту. Выбирают шкалу силоизмерителя пресса так, чтобы значение максимальной разрушающей нагрузки находилось в интервале (20…80) % максимально допускаемой выбранной шкалы.

Убедившись в правильности установки образца, включают насос пресса и дают на образец нагрузку. Скорость увеличения нагрузки должна быть(0,1…1)МПа в секунду. Принаибольшемусилии в момент разрушения образца стрелка силоизмерителя останавливается, а затем начинает двигатьсяобратно. Этот моменти следует зафиксировать.

Каждый материал испытывают на трех образцах. За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех образцов.

Вычисление предела прочности при сжатии проводят по формуле (1.16).

Результаты испытаний

Результаты испытаний заносят в табл. 1.7.

Т а б л и ц а 1.7

Результаты испытаний на сжатие

23

Заключение

Сделать анализ полученных результатов.

Задание 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАРНОЙ ПРОЧНОСТИ (СОПРОТИВЛЕНИЯ УДАРУ)

24

V – объем образца, см3;

q – ускорение свободного падения, q = 9,81, м/с2.

За результат испытаний принимают среднее арифметическое трех определений.

Приборы и материалы

1.Гипсовый камень (искусственный).

2.Образцы-цилиндры диаметром и высотой 20…30 мм.

3.Копер Педжа.

4.Штангенциркуль.

Методика испытаний

Замеряют диаметр и высоту образца-цилиндра, устанавливают его в центре наковальни, прижимают подбабком и проводят удар бабы с высоты 10 мм, затем с высоты 20 мм и так далее, увеличивая высоту на 10 мм до тех пор, пока образец не разрушится.

Ударную прочность вычисляют по формуле (1.20).

Результаты испытаний

Результаты испытаний заносят в табл. 1.8.

Т а б л и ц а 1.8

Результаты испытаний на ударную прочность

25

Заключение

Сделать анализ полученных результатов

Задание 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИРАЕМОСТИ ИСКУССТВЕННЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Истираемость – способность материала сопротивляться действию истирающих сил. Под действием этих сил происходит уменьшение материала в объеме и по массе. Материалы, подвергающиеся этому испытанию, применяют для устройства полов, лестничных ступеней, тротуаров и др. К ним относятся бетоны, природные каменные материалы, материалы на основе полимеров для полов и др.

Образцы для испытания на истираемость должны иметь правильную геометрическую форму (кубы с ребром 50…70 мм).

Приборы и материалы

1.Лабораторный круг истирания (ЛКИ).

2.Весы технические.

3.Штангенциркуль.

4.Образцы-кубы с ребром 70 мм.

Методика испытаний

Перед испытанием на истираемость образцы высушивают в сушильном шкафу, взвешивают, измеряют площадь поверхности об-

помощью специального приспособления 3 два образца 4 прижима-

26

ются к поверхности круга с силой 6 Н на 1 см2 площади образца. Над диском на станине укреплены два бачка 5 для автоматической подачи истирающего порошка (наждак или корунд крупностью около 0,5 мм). Расход порошка должен быть 20 г/мин.

После 500 м пути (250 оборотов), проделанного по диску, круг автоматически отключается, образцы вынимают из обоймы, очищают от пыли, взвешивают, а затем снова вставляют в захваты, повернув на 90 в горизонтальной плоскости, и продолжают испытывать.

После 250 оборотов диска образцы снова взвешивают. Общий путь образца при испытаниях составляет 1000 м. Истираемость в г/см2 вычисляют по формуле

где m и m1 масса образца соответственно до и после истирания, г; А площадь истирания, см2.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое определений, полученных на двух образцах.

Результаты испытаний

Результаты испытаний заносят в табл. 1.9.

Сравнить величину истираемости испытанного материала с этим показателем для других материалов.

27

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1.Какоеразличиемеждуистинной, среднейинасыпной плотностью?

2.Как определить истинную плотность строительного материала?

3.Почему измельчают материалы при определении истинной плотности?

4.Как определить пористость материала?

5.Как определить водопоглощение материала?

6.На какие свойства и в какой степени влияет пористость?

7.Как определить насыпную плотность сыпучих материалов?

8.Как определить пустотность сыпучих материалов?

9.Как рассчитать закрытую пористость материала?

10.Что такое прочность материала и чем она характеризуется?

11.На каких образцах и как определить предел прочности при сжатии?

12.На каких образцах и как определить ударную прочность?

13.Как определить истираемость материалов?

14.Как рассчитать водопоглощение по объему, зная водопоглощение по массе?

Ли т е р а т у р а

1.П о п о в К.Н., К а д д о М.Б., К у л ь к о в О.В. Оценка качества строительных материалов. М.: Ассоциация строительных вузов, 1999. С. 236.

2.П о п о в Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. – М.: Высш. школа, 1984. – 165 с.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2

ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Цель работы

1.Изучить коллекции природных каменных материалов и основных породообразующих минералов.

2.Ознакомиться с нормативной литературой, методами, приборами

иоборудованием по определению физико-механических и декоратив- но-отделочных свойств горных пород. Научиться визуально распознавать породы похарактерным петрографическим особенностям.

28

3. Определить физико-механические и декоративно-отделочные свойства горных пород.

2.1. Вопросы для подготовки к выполнению лабораторной работы

1.Чтопредставляет собой горнаяпорода; чтоназывают минералом?

2.По каким признакам классифицируют горные породы?

3.Привести генетическую классификацию горных пород.

4.Технологическая классификация горных пород.

5.Классификация горных пород по долговечности.

6.Основные породообразующие минералы изверженных, осадочных и метаморфических горных пород.

7.Какие строительные материалы и изделия получают из горных пород?

8.Архитектурно-строительная классификация материалов из горных пород.

9.Какие горные породы применяют для изготовления минеральных вяжущих веществ?

10.Что такое фактура, текстура и структура?

2.2. Задания к лабораторной работе

Задание 1. Классификация нескольких видов горных пород и описание их породообразующих минералов.

Задание 2. Определение средней плотности горной породы на образцах неправильной геометрической формы.

Задание 3. Определение истинной плотности и пористости горных пород.

Задание 4. Определение предела прочности при сжатии горной породы.

Задание 5. Определение предела прочности при одноосном растяжении путем раскалывания.

Задание 6. Определение твердости горных пород пошкале Мооса. Задание 7. Определение истираемости горных пород.

Задание 8. Изучение декоративно-отделочных (эстетических) свойств образцов из различных горных пород.

29

2.3.Общие сведения о природных каменных материалах

Кприродным каменным материалам относят строительные материалы, получаемые из горных пород путем механической обработки (дробления, раскалывания, распиливания, шлифования, плавления). Эти материалы практически полностью сохраняют фи- зико-механические и технические свойства горной породы, из которой они изготовлены.

Горная порода представляет собой агрегат (механическое сочетание) минералов в земной коре, образовавшихся под влиянием одинаковых условий.

Минералами называют природные или искусственно полученные соединения химических элементов, однородные по химическому составу, строению и физическим свойствам. Природные минералы образуются в результате сложных физико-химических процессов, происходящих на поверхности или в глубине земли.

Горные породы представляют собой сочетание разных минералов и могут быть моноили полиминеральными. Их разделяют по трем характерным признакам:

1) происхождению (генетическая классификация);

2) методам обработки (технологическая классификация);

3) долговечности.

По происхождению горные породы делят на три генетических группы:

1. Изверженные (магматические, или первичные) – образовавшиеся в результате медленного затвердевания сложного природного силикатного расплава – магмы в толще земной коры или на ее поверхности. К ним относятся: гранит, диорит, сиенит, габбро, базальт, порфиры, трахиты, пемза, вулканические пеплы и др.

2. Осадочные (вторичные) – образовавшиеся на поверхности земли, на дне морей, озер и рек из продуктов разрушения ранее существовавших горных пород и остатков организмов. К ним относятся: известняки, доломиты, песчаники, травертин, ракушечник, гипсовый камень, ангидрит, пески, гравий и др.

3. Метаморфические (видоизмененные) – образовавшиеся путем перекристаллизации изверженных или осадочных горных пород под действием высокой температуры и давления в земной коре. К ним относятся: мрамор, кварцит, сланцы, гнейсы, магматиты и др.

30