Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строительное материаловедение. Учебное пособие
.pdf
4. Определение пористости и пустотности материала
Пористость – это степень заполнения объема материала порами.
Порами называют мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом
или водой. Размеры их могут быть от миллионных до десятых долей
миллиметра.
Строение пористого материала характеризуется следующими показателями:
– полная пористость:
Пп= 1−
ср
∙100%;
ист
(1.7)
– открытая (интегральная или кажущаяся) пористость, равная
суммарному объему всех пор, сообщающихся между собой и с
поверхностью образца (По);
– закрытая пористость:
Пз = Пп – П
о,
(1.8)
Пористость строительных материалов различна и колеблется в
широких пределах, например, для кирпича – 25–35 %, тяжелого бетона
– 5–10 %, газобетона – 55–85 %, пенопласта – около 95 %, стекла и
стали – 0. Пористость материала определяет такие свойства, как
водопогло-щение, теплопроводность, морозостойкость.
Пустотность – это объем пустот между зернами заполнителя.
Пустоты значительно крупнее пор и всегда отчетливо видны,
располагаясь между зернами насыпного материала. При этом вода в
пустотах, как правило, не задерживается:
П
уст
= 1−
нас
∙100%
ист
(1.9)
Величина пустотности характерна для таких сыпучих материалов
как песок, гравий, щебень.
4. Определение водопоглощение
Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать
в себе некоторое количество воды. Водопоглощение выражают или
степенью заполнения объема материала водой – водопоглощение по
объему (Wо) или отношением количества поглощенной воды к массе
сухого материала – водопоглощение по массе (Wм).
Объемное водопоглощение характеризует открытую (интегральную или кажущуюся) пористость материала (По):
Массовое водопоглощение:
=
в
с
∙
в
(1.10)
в
м=
с
∙%
где mв – масса образца в насыщенном водой состоянии, кг; mс – масса
образца в сухом состоянии, кг.
Водопоглощение определяют не менее чем на трех образцах мате-
риала в виде куба, цилиндра или на образцах неправильной формы
массой не менее 200 г.
Порядок испытания
1. Образцы предварительно высушивают в сушильном шкафу до
постоянной массы, охлаждают до комнатной температуры и
укладывают в один ряд по высоте с зазорами между ними не менее 2
см на решетку в сосуд с водой, имеющей температуру +20 °С ±5°С.
Уровень воды при этом должен быть на 2–10 см выше верха образцов.
2. В воде образцы выдерживают 48 ч, затем вынимают, обтирают
влажной тканью и сразу взвешивают.
Контрольные вопросы
1. Приведите классификацию свойств строительных материалов.
2. Что такое средняя плотность материала и каково ее отличие от
истинной плотности?
3. Какова связь пористости строительного материала с его
водопоглощением?
4. Как определяется морозостойкость по обычной и ускоренной
методике, и в чем она измеряется?
5. Как сказывается изменение влажности материала на его физических свойствах?
6. Дайте классификацию строительных материалов и изделий по
их функции и области применения.
7. Сырьевые ресурсы для производства строительных материалов.
8. Состав и структура строительных материалов.
9. Основные свойства строительных материалов: физические,
механические, химические, технологические.
(1.11)
10. Связь состава и строения строительных материалов с их
свойствами и закономерностями изменения под действием различных
факторов.
Лабораторная работа № 2
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Цель работы: научиться определять основные механические
свойства строительных материалов, которые изучаются при
осуществлении их контроля качества.
Аппаратура и материалы: гидравлический пресс, линейка металлическая, штангенциркуль, приспособления для испытания образцовбалочек на изгиб, измерительная машина МИИ-100, копер типа Педжа
с массой падающего груза 2 кг, шкала твердости Мооса, круг истираемости ЛКИ-3, торговые весы с комплектом гирь до 10 кг образцы
строительных материалов.
Основные понятия
Механические свойства выражают способность материала сопротивляться напряжениям силовым (от механических нагрузок), тепловым, усадочным или другим без нарушения установившейся структуры. Чаще всего напряжение обусловлено внутренней механической
силой, а его числовая величина определяется как отношение силы к
единице площади.
К механическим свойствам относятся:
– деформативные (упругость, пластичность);
– прочностные (прочность на сжатие, изгиб, растяжение, кручение,
срез);
– твердость;
– истираемость;
– износ;
– хрупкость;
– сопротивление удару.
Порядок выполнения работы
1. Определение предела прочности при изгибе
Прочность – способность материала сопротивляться разрушения от
воздействия внутренних напряжений, вызванных внешними факторами (нагрузка, неравномерный нагрев, усадка и др.)
Сущность метода заключается в приложении сосредоточенной
нагрузки к образцу, расположенному на двух опорах в середине пролета. Определение предела прочности при изгибе и сжатии производят
на образцах растворного камня размером 4×4×16 см.
Порядок испытания
1. С помощью металлической линейки определяют расстояние
между осями опор (рис. 2.1) и размеры образца с точностью до 1 мм.
2. Образец устанавливают на двух опорах приспособления и
помещают в центре нижней плиты пресса.
3. Включают пресс и подают нагрузку на образец. Нагрузка должна
быть приложена в середине пролета и равномерно распределена по
ширине образца. Нагрузку подают непрерывно и равномерно со
скоростью, обеспечивающей разрушение образца через 20–60 мин
после начала испытаний. Величина разрушающей нагрузки должна
составлять не менее 10 % предельно развиваемого прессом усилия.
Рис. 2.1. Схема испытания образцов на изгиб
Предел прочности при изгибе, кг/см2:
из=
∙∙
, (2.1)
∙∙
где P – нагрузка при которой произошло разрушение образца, кг; l –
сж=
сж=4
∙
сж=
сж=
расстояние между осями опор, см; b – ширина образца, см; h –
высота образца, см.
2. Определение предела (марки) прочности при сжатии
Сущность метода заключается в нагружении образцов до
разрушения и определении предела прочности путем деления
разрушающей нагрузки на площадь, к которой эта нагрузка приложена
(табл. 2.1).
Схема испытания и исходные данные для определения
Форма
образцов
Куб
предела прочности при сжатии
Схема испытания
Расчетная
формула
Цилиндр
Таблица 2.1
Геометрические
размеры образцов,
см
а = 7,07; 10; 15; 20; 30
а = 7,07; 10; 15; 20; 30
h = d…2d
Призма
квадратного
сечения
Балочка
(половинка)
а = 10, 15, 20
h = 4а
a = 4, b = 6,25
S = a·b = 25 см
2
Порядок испытания
1. С помощью металлической линейки определяют площадь
поверхности образца, на которую будет приложена нагрузка, с
точностью до 1 см2.
2. Образец устанавливают в центре плиты пресса, ориентируясь по
I –
очень хрупкие менее
2;
II –
хрупкие
2–5;
III –
пониженной хрупкости
5–
10;
IV – нехрупкие
более 10.
геометрическим осям, прижимают верхней плитой пресса и, равномерно увеличивая нагрузку, доводят образец до разрушения.
Предел прочности при сжатии, кг/см2:
сж=
где P – сжимающая нагрузка, при которой произошло разрушение
образца, кг; F – площадь поверхности образца, к которой была
приложена нагрузка, вычисляемая как среднее арифметическое
значение площадей верхней и нижней его граней, см2.
Предел прочности при сжатии и изгибе вычисляют с точностью до
0,1 МПа как среднее арифметическое значение результатов
испытаний 2-x образцов.
, (2.2)
3. Определение хрупкости при ударе
Хрупкость – свойство материала разрушаться без остаточных деформаций под действием мгновенно приложенных механических усилий.
Сущность метода заключается в приложении к образцу динамической ударной нагрузки на специальном копре и определении количества ударов, которое выдерживает образец до появления первой трещины.
Определение хрупкости строительных материалов производят на
образцах растворного камня.
Порядок испытания
1. Образец кубовидной формы устанавливают на наковальне копра
и наносят удар с помощью гири в центр верхней плоскости образца.
Удар наносится с определѐнной высоты (начальная – 1 см), которая
увеличивается с ростом порядкового номера удара.
2. Показателем хрупкости образца служит порядковый номер
удара, предшествующий разрушению.
По степени хрупкости материал разделяют на 4 группы:
Величину степени хрупкости вычисляют как среднее
арифметическое значение результатов 2-х испытаний.
4. Определение истираемости (износостойкости)
Истираемость (износостойкость) – способность материала сопро-
тивляться истирающим воздействиям.
Сущность метода заключается в воздействии абразивной поверхности шлифовального диска на образец в течение определенного времени и определении потери первоначальной массы образца, отнесенной к
площади истирания.
Определение истираемости строительных материалов производят
на образцах тяжелого бетона или растворного камня.
Порядок испытания
1. Определяют массу образца ( куба) взвешиванием на весах с
точно-стью до 0,1 г и площадь его грани, которая будет подвергнута
истира-ющим воздействиям, с точностью до 0,1 см .
2. Образец помещают в держатель шлифовального круга,
испытуемой поверхностью направленной к кругу, на котором
равномерным слоем насыпано шлифзерно (песок, корунд).
Нагрузочное устройство должно обеспечивать равномерное давление
на образец величиной 0,06 Мпа. Скорость вращения шлифовального
диска 30 об/мин.
3. После 110 оборотов диска образец вынимают из держателя и
взве-шивают. Затем образец поворачивают вокруг вертикальной оси на
90°
и проводят второй цикл истирания, равный 110 оборотам, с новой порцией абразива.
Степень истирания, г/см2:
И =
где G – масса образца до истирания, г; G1– масса образца после двух
циклов истирания, г; F – площадь истирания, см2.
Степень истираемости материала (износостойкость) определяют
как отношение суммарной потери массы образца после 2-х циклов
истирания к площади, подвергнутой истирающему воздействию.
, (2.3)
5. Определение твердости
Твердость – способность материала сопротивляться проникнове-
нию в него другого более твердого материала.
Сущность метода заключается в нанесении черты одним материа-
Минерал
Показатель твердости
Тальк
1
Гипс
2 Кальцит
3 Флюорит (плавиковый шпат)
4
Апатит
5 Ортоклаз ( полевой шпат)
6
Кварц
7
Топаз
8
Корунд
9
Алмаз
10
лом на другом.
Определение твердости строительного материала производят на
образце гипсового камня.
Оценку твердости осуществляют с помощью шкалы Мооса (табл.
2.2), состоящей из 10 минералов, которые расположены таким
образом, что каждый последующий минерал оставляет черту (царапину) на предыдущих, что соответствует определенному показателю
твердости.
Порядок испытания
1. Образец помещают на прочную подставку и острой гранью пробного минерала легким и равномерным нажатием проводят по его поверхности, затем образец осматривают.
2. Степень твердости материала соответствует показателю того
мине-рала, который предшествует минералу, повреждающему
поверхность образца.
Шкала Мооса
Таблица 2.2
6. Определение коэффициента размягчения (водостойкости)
Водостойкость – это физическое свойство материала, характери-
зующееся потерей его прочности при намокании.
Расчет коэффициента размягчения сводится к нахождению отношения предела прочности образцов, насыщенных водой, к пределу
прочности при сжатии образцов с естественной влажностью.
Определение коэффициента размягчения производится на образцах
гипсового камня.
Пределы прочности при сжатии образцов в сухом и насыщенном
водой состоянии определяют в соответствии с п. 2 данной работы.
Коэффициент размягчения:
р=
вл
, (2.4)
сух
где Rвл – предел прочности при сжатии образцов, насыщенных водой,
МПа; Rвл – предел прочности при сжатии образцов с естественной
влажностью, МПа.
Минимально допустимое значение коэффициента размягчения для
стенового материала – 0,8
Контрольные вопросы
1. Что такое марка по прочности и как она определяется?
2. Как определяется коэффициент размягчения? Его физический
смысл.
3. Какие деформативные свойства строительных материалов Вам
известны?
4. Как определяется хрупкость, истираемость и твердость?
5. От чего зависит прочность строительных материалов?
Лабораторная работа № 3
ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ
Цель работы: исследовать основные физико-механические
характеристики строительной извести, классифицировать и оценить
степень соответствия техническим требованиям.
Аппаратура и материалы: весы технические, штатив с бюреткой,
ступка фарфоровая или агатовая, сосуд Дьюара, баня песчаная, стеклянная пластинка, коническая колба, стакан, деревянная и стеклянная
палочки, комовая известь-кипелка, соляная кислота, раствор фенолфталеина, вода.
Основные понятия
Строительная воздушная известь – это неорганическое вяжущее
воздушного твердения, получаемое обжигом известняков или мела,
содержащих не более 6 % глинистых примесей. В результате обжига
образуется продукт в виде кусков белого цвета, называемый негашеной комовой известью (кипелкой). Из негашеной комовой извести
можно получить негашеную молотую, гашеную гидратную («пушонку»), известковое тесто, известковое молоко.
Сырьем служат, как уже было отмечено, карбонатные горные по-
роды, известняк и мел, состоящие в основном из кальцита – СаСО3.
Технологический процесс состоит из добычи породы в карьере, дробления, сортировки и последующего обжига в шахтных или вращаю-
щихся печах. Температура обжига – 1000–1200 °С. При этом происходит разложение кальцита:
СаСО3 → СаО + СО2 – q
Получаемая негашеная комовая известь представляет собой кусковой пористый материал с плотностью 900–1100 кг/м3, которая затем
измельчается или гасится водой.
Гашение извести производится добавкой воды в негашеную комовую известь, в результате чего СаО переходит в Са(ОН)2:
СаО + Н2О → Са(ОН)2 + q
В зависимости от количества вводимой в негашеную комовую известь воды получают различные продукты.
В гидратной извести (пушонке) содержание вводимой воды колеблется от 60 до 70 %. При этом 32 % воды участвует в реакции, а
остальная испаряется в процессе гашения. Объем извести увеличива-
ется в 2–3 раза. Плотность пушонки колеблется от 400 до 700 кг/м3.
Известковое тесто получают дополнительным добавлением воды
в известь-пушонку (200–300 %). Плотность массы составляет около
1400 кг/м3.
Известковое молоко получают добавлением к извести еще большего количества воды.
Воздушную известь используют для приготовления известковопесчаных и смешанных строительных растворов, в производстве силикатных материалов автоклавного твердения, в качестве связующего
вещества для малярных красочных составов и т.д. Растворы и изделия,
изготовленные на воздушной извести, не следует применять во влажных помещениях и кладке фундаментов, так как они не водостойки.
Известь классифицируют по ГОСТ 9179-77:
- строительная известь в зависимости от условий твердения
делится на:
а) воздушная (обеспечивает твердение строительных
растворов и бетонов и сохраняет их прочность в воздушносухих условиях;
б) гидравлическая, обеспечивающую твердение
строительных растворов и бетонов и сохранение ими
прочности как на воздухе, так и в воде.
- воздушная негашеная известь в зависимости от содержания в
ней оксидов кальция и магния делится на:
а) кальциевую;
б) магнезиальную;
в) доломитовую.
- воздушная известь делится на:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]