Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строительное материаловедение. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Белгородский государственный технологический университет
им. В. Г. Шухова
Утверждено
научно-методическим советом
университета
А. И. ТРАУТВАИН, Е. А. ЯКОВЛЕВ
СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Учебное пособие
для студентов направления 08.03.01 – Строительство профиля
подготовки «Автомобильные дороги и аэродромы»
и 08.04.01 – Строительство профиля подготовки
«Дорожно-строительное материаловедение»
Белгород
2018
УДК 691
Траутваин, А. И.
во БГТУ,
ББК 38.3
Т65
д-р техн. наук, проф. И. Л. Чулкова (ФГБОУ ВО СибАДИ)
заместитель руководителя Департамента городского хозяйства
администрации города Белгорода Н. Е. Кудла
канд. техн. наук, доцент кафедры «Автомобильные и железные
дороги» Е. А. Лукаш (ФГБОУ ВО БГТУ им. В. Г. Шухова)
Р е ц е н з е н т ы:
Т65
Строительное материаловедение: учебное пособие /
А. И. Траутваин, Е.А. Яковлев. Белгород: Изд-
2018. – 144 с.
ISBN 978-5-361-00617-5
В учебном пособии изложен порядок выполнения лабораторных работ, в процессе
выполнения которых студенты должны усвоить:
- основные свойства строительных материалов, по которым оценивают их качество;
- методы испытания крупного и мелкого заполнителей, неорганических вяжущих
материалов, а также научиться производить подбор основных компонентов
цементобетонной смеси и испытывать цементобетон.
Приведено краткое описание лабораторных приборов и оборудования, изложена
методика обработки полученных результатов испытаний.
Издание предназначено для студентов направлений бакалавриата 08.03.01 –
Строительство профиля подготовки «Автомобильные дороги и аэродромы», изучающих
дисциплину «Строительное материаловедение», «Дорожное материаловедение и
технология дорожно-строительных материалов», а также магистратуры 08.04.01
Строительство профиля подготовки, изучающих дисциплины «Ресурсо- и
энергосберегающие технологии получения дорожно-строительных материалов»,
«Экспериментальные методы исследования строительных материалов».
Издание публикуется в авторской редакции.
УДК 691
ББК 38.3
ISBN 978-5-361-00617-5
© Белгородский государственный
технологический университет
(БГТУ) им. В. Г Шухова, 2018
© Траутваин А. И. 2018
Введение …………………………………………………
……….
5
Лабораторная работа № 1.
Физические свойства
Лабораторная работа № 2.
Механические свойства
Лабораторная работа № 3.
Испытание
строительной
Лабораторная работа № 4.
Испытание
стр
оительного
Лабораторная работа № 5.
Испытание
портландцемента
…… 40
Лабораторная работа № 6.
Испытание мелкого заполнителя
Лабораторная работа № 7.
Испытание кр
упного заполнителя
60
Лабораторная работа № 8.
Подбор состава тяжелого бетона ...
90
Лабораторная работа № 9.
Испытание
бетонной смеси
……
.. 94
Лабораторная работа №
10
.
Испытание тяжелого бетона …..
114 Спис
ок литературы
………………………………………
………..
139
Содержание
строительных материалов ..…………….……….………………... 6
строительных материалов .………… …………………………… 14
извести …………………………………………………………….. 20
гипса ……………………………………………………………….. 28
бетона (песок) …………………………………………………….. 47
бетона (щебня) …………………………………...………………..
Введение
Современное строительное материаловедение — прикладная
наука, базирующаяся на положениях фундаментальных наук: химии,
физики, реологии, математики и др. Ее роль в строительном
производстве огромна. Без постоянно развивающихся знаний о
материалах и изделиях из них невозможно спроектировать, построить
и эксплуатировать любой качественный и долговечный инженерный
объект (здание, дорогу, мост и т.п.).
Строительное материаловедение изучает огромный спектр
различных природных и искусственных материалов, вырабатываемых
в соответствующих специфических отраслях промышленности. Тем не
менее, строительное материаловедение объединяет все многообразие
материалов в единую систему с общими научными принципами,
методами и закономерностями. Такой системный подход позволяет
прогнозировать появление новых, пока еще не открытых материалов с
оставлением «вакантных» мест в соответствующих их классификациях
(подобно тому, как это происходит с Периодической системой
Д.И. Менделеева).
Строительные материалы – совокупность различных материалов
используемых при: строительстве, здания или сооружения в ремонте,
реконструкции которые в процессе применения: транспортируются,
дозируются, вылеживаются, пилятся, разрезаются, разламываются,
подвергаются измельчению, помолу, рассеву, перемешиваются,
укладываются, а так же могут подвергаться: вибрации, сушке,
тепловлажностной обработке и т. д. (пример: глина, гипс, известь,
цемент, гравий, песок, щебень, мел и т. д. )
Свойства строительных материалов определяют области их
применения. Только при правильной оценке качества материалов, т. е.
их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные
строительные конструкции зданий и сооружений высокой техникоэкономической эффективности.
Лабораторная работа № 1
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы: научиться определять основные физические
свойства строительных материалов, которые изучаются при
осуществлении их контроля качества.
Аппаратура и материалы: сушильный шкаф с автоматической
регулировкой температуры в пределах 100–110 °С, весы технические,
пикнометры вместимостью 50–100 мл, лабораторная баня водяная или
песчаная, электроплитка с закрытым нагревательным элементом,
стандартная воронка для определение насыпной плотности материала,
мерный сосуд вместимостью 1 л, ванна для водопоглощения,
металлическая линейка, штангенциркуль, совок, чаша фарфоровая,
сита №1 и №0,063, стальная игла, парафин технический, образцы
строительных материалов.
Основные понятия
Физические свойства материала характеризуют какую-либо
особенность его физического состояния или отношение к физическим
процессам окружающей среды (действию воды, повышенных и
отрицательных температур и т.д.).
К физическим свойствам относятся:
1. Параметры состояния:
– истинная плотность;
– средняя плотность;
– относительная плотность;
– насыпная плотность.
2. Структурные характеристики:
– пористость;
– коэффициент плотности;
– открытая и закрытая пористость.
3. Гидрофизические свойства:
– гигроскопичность;
– капиллярное всасывание;
– водопоглощение;
– коэффициент размягчения;
– водопроницаемость;
– газо- паропроницаемость;
– морозостойкость;
4. Теплофизические свойства:
– теплоемкость;
– теплопроводность;
– огнеупорность;
– огнестойкость;
Таблица 1.1
строительных материалов
Истин
-
Материал
плот-
плотность,
стость,
водность,
г/см3
Чугун серый
7,8 6,9–7,4 0 –
Алюминиевые сплавы
Базальт
3,3 2,7–3,2 0,6–19,0 2,65 Диабаз
3,0 2,8–3,0 0,2–10,6
2,60
Гранит
2,8 2,6–2,8 0,1–6,9 2,92
Известняк
2,7 1,8–2,6 2,0–35,0 0,21–2,4 Стекло строительное
3,0 2,5 0 0,55 Бетон тяж
ѐ
лый
2,8 1,8–2,5 5–20 1,28–1,55 Бетон л
ѐ
гкий
2,7 0,5–1,8 30–80 0,25–0,8
Кирпич силикатные
2,8 1,8–2,0 12–30 0,75–0,85 Дуб
1,6 1,7–0,9 50–75 – Сосна
1,6 0,5–0,6 50–75 0,17–0,3 Ель
1,6 0,45–0,6 50–75 0,17–0,3
Пенопласт
1,5 0,02–0,1 92–98 0,03–0,04
Асфальтобетон
Фанера
1,5 0,6 30–40 0,2
– коэффициент линейного температурного расширения.
Эксплуатационно-технические свойства некоторыхстроительных
материалов представлены в табл. 1.1.
Эксплуатационно-технические свойства некоторых
ная Средняя Пори- Теплопро-
ность,
Сталь 7,9 7,8–7,89 0 58
Мрамор 3,0 2,6–2,9 0,4–3,0 2,57
Песчаник 2,7 2,3–2,8 2,0–40,0 2,2–2,4
Кирпич керамический 2,7 1,4–1,8 18–40 0,65–0,8
г/см3
2,8 2,7–2,8 0 –
% Вт/(м°С)
Минераловатные из- 2,8 0,075–0,4 80–90 0,06–0,09
делия
1. Определение истинной плотности с помощью пикнометра
Истинная плотность – отношение массы к объему материала в
абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор, каверн, трещин и пустот,
присущих этому материалу в его обычном состоянии, и вычисляется
по формуле, кг/м3:
2,5 2,1 4–16 0,77
Порядок выполнения работы
=
ист
,
(1.1)
где m – масса вещества, кг; Vа – объем вещества в абсолютно плотном
состоянии без учета пор и пустот, м3.
Определение средней плотности строительных материалов
производится на образце глиняного кирпича.
Порядок испытания
1. От образца глиняного кирпича отбирают фрагмент массой не
менее 100 г и измельчают в фарфоровой ступе до полного
прохождения через сито с сеткой № 1. Затем отбирают навеску массой
не менее 30 г и измельчают ее до полного прохождения через сито с
сеткой № 0,063.
2. Приготовленную порошкообразную пробу материала образцов
высушивают до постоянной массы при температуре 105–110 °С и
охлаждают до температуры помещения в эксикаторе над
концентрированной серной кислотой или безводным хлористым
кальцием. Истинную плотность определяют с помощью пикнометра.
3. Навеску порошкообразной пробы материала массой 10 г
высыпают в чистый, высушенный и предварительно взвешенный
пикнометр. Пикнометр взвешивают вместе с испытываемым
порошком, затем наливают в него воду (или другую инертную
жидкость) в таком количестве, чтобы он был заполнен
приблизительно до половины объема.
4. Для удаления воздуха из материала навески и жидкости
пикнометр с содержимым выдерживают под вакуумом в эксикаторе
до прекращения выделения пузырьков. Допускается (при
использовании в качестве жидкости воды) удалять воздух кипячением
пикнометра с содержимым в течение 15–20 мин в слегка наклонном
состоянии на песчаной или водяной бане. Следует также удалить
воздух из жидкости, которой будет дополнен пикнометр. После
удаления воздуха пикнометр заполняют жидкостью до метки.
Пикнометр помещают в термостат с температурой (20,0±0,5)°С, в
котором выдерживают не менее 15 мин. После выдержки в термостате
уровень жидкости в пикнометре доводят до метки по нижнему
мениску. После достижения постоянного уровня жидкости пикнометр
взвешивают. После взвешивания пикнометр освобождают от
содержимого, промывают, заполняют той же жидкостью, удаляют из
нее воздух, выдерживают в термостате, доводят жидкость до
постоянного уровня и снова взвешивают. Истинную плотность
материала вычисляют по формуле, кг/ м3:
=
ист
(
(
)(
)
ж
,
)
(1.2)
где m – масса пикнометра с навеской, кг; m1 – масса пикнометра, кг;
m2 – масса пикнометра с жидкостью, кг; m3 – масса пикнометра с
навеской и жидкостью, кг; ρж – плотность жидкости, кг/м3 (для
воды 1 кг/м3).
За значение истинной плотности изделий принимают среднее
арифметическое результатов определений истинной плотности
материала двух навесок, рассчитанное с точностью до 0,01 г/см3.
2. Определение средней плотности
Средняя плотность – физическая величина, определяемая
отношением массы образца материала к занимаемому им объему в
естественном его состоянии с учетом пор, каверн, трещин и пустот, и
рассчитывается по формуле, кг/м3:
где m – масса вещества, кг; V – объем вещества в естественном
состоянии (с учета пор и пустот), м3.
Средняя плотность – величина непостоянная и может меняться для
одних и тех же материалов. Зависит средняя плотность от пористости,
влажности и других факторов. Для некоторых материалов (сталь,
стекло) истинная и средняя плотность – величины одинаковые, так
как их пористость практически равна нулю. Для большинства
материалов средняя плотность имеет меньшую величину, чем
истинная. Показатели истинной и средней плотности необходимы, в
частности, для подсчета пористости материала.
Среднюю плотность материалов определяют на целых изделиях
или образцах правильной и неправильной геометрической формы в
состоянии естественной влажности, в воздушно-сухом и сухом
состоянии. Образцы правильной геометрической формы в виде кубов,
параллелепипедов или цилиндров должны иметь размер по
наименьшему измерению на менее 50 мм. Образцы неправильной
геометрической формы, отколотые от целого изделия, должны иметь
массу не менее 300 г каждый.
Определение средней плотности производится на образцах
кирпича глиняного обыкновенного.
ср=
,
(1.3)
2.1. Определение средней плотности образцов правильной
геометрической формы
Порядок испытания
1. Объем образцов определяют по 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.
2. Массу образцов определяют взвешиванием с погрешностью не
бо-лее 0,1 %. Среднюю плотность образца правильной геометрической
формы определяют по формуле 1.3.
За значение средней плотности принимают среднеарифметическое
результатов трех определений, рассчитанных с точностью до 0,012
г/см3.
2.2. Определение средней плотности образцов неправильной
геометрической формы
Порядок испытания
1. При невозможности испытания целых изделий или отсутствии
опытных образцов правильной геометрической формы подготавливают образцы путем выпиливания, высверливания или откалывания кусков от целого изделия.
2. Массу высушенного образца определяют взвешиванием с точностью до 0,1 г.
3. Объем образца неправильной геометрической формы
определяют методом гидростатического взвешивания. Для этого
предварительно
взвешенный с точностью до 0,1 г образец покрывают расплавленным
при температуре 75–85 °С парафином, путем погружения в него образца (толщина пленки парафина 1 мм). Затем образец охлаждают.
Образующиеся на парафиновой пленки пузырьки и трещины удаляют
при помощи горячей иглы.
4. Массу образца покрытого парафином определяют путем
взвешива-ния на лабораторных весах.
5. Мерный цилиндр заполняют водой до определенной отметки и
фиксируют ее, после чего осторожно погружают в него испытуемый
образец, покрытый парафином, и определяют объем вытесненной воды.
Среднюю плотность рассчитывают по формуле, кг/м3:
ср=
где m – масса образца, не покрытого парафином, кг; m1 – масса
образца, покрытого парафином, кг; V1 – объем воды вытесненной
образцом покрытым парафином, м3; ρп – средняя плотность
парафина (0,93 кг/м3).
Среднюю плотность определяют как среднее арифметическое
результатов испытаний 2-х образцов.
,
п
(1.4)
3 .Определение насыпной плотности
Насыпная плотность – отношение массы сыпучих материалов (m)
к единице занимаемого им объема (V), включая пространство между
частицами, кг/м3:
В лабораторных условиях насыпную плотность сыпучих
материалов определяют с помощью стандартной воронки в виде
усеченного конуса с задвижкой в нижней части.
Порядок испытания
1. Под воронку ставят предварительно взвешенный мерный сосуд
вместимостью 1 л.
2. В воронку засыпают сухой исследуемый материал, затем
открывают задвижку и с высоты 100 мм заполняют сосуд с избытком
до образования конуса, который снимают металлической линейкой в
обе стороны вровень с краями мерной емкости.
Насыпную плотность пробы определяют по формуле, кг/м3:
нас
=
,
(1.5)
где m – масса сосуда, кг; m1 – масса сосуда с материалом, кг; V – объем
сосуда, м3.
Значение насыпной плотности принимают как среднее
арифметическое результатов трех определений, рассчитанных с
точностью 0,01 кг/м3.
нас
=
,
(1.6)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]