Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы материаловедения, проектирования и конструирования. Учебное пособие.pdf
Определение сроков схватывания цементного теста
Навеска це-
Навеска воды,
Нор-
мин
Погру-
Время от
вания,мин
Конец схва-
Таблица 4
ние, т.е. преждевременная частичная или полная потеря подвижности, которая устраняется с помощью механического воздействия (растирания).
дела прочности при сжатии и изгибе в смазанную форму размером 40 × 40 ×
160 мм закладывают тесто нормальной густоты состава (1часть цемента и 3
части нормального песка плюс вода),штыкуют, ставят на вибростолик на 3
минуты, заглаживают и маркируют образцы, ставят на гидравлическое твердение на 1 сутки в форме, затем после распалубки выдерживают в ванне с
температурой 200 плюс, минус 20 С 27 суток. Затем рассчитывают марку цемента по классу прочности на изгиб и сжатие на гидропрессе.
строительным материалам?
суд вместимостью 1 дм3, совок, весы торговые с набором гирь, мензурка
вместимостью 100,500 см.
мента, Ц, г
В,г
мальная густота
тес-
та,
жение
иглы при-
бора,мм
начала
заторе-
ния до
начала
схваты-
тывания, мин
При растирании цементного теста, возможно его ложное схватыва-
Вывод.
Изготовление образцов - балочек
Для установления марки цемента (ГОСТ 310.4 - 81) по величине пре-
Вывод.
Вопросы для самоконтроля
1. Как производится определение тонкости помола цемента?
2. Как определяется нормальная густота цементного теста?
3. Для чего определяется срок схватывания у цементного теста?
4. В каких нормативных документах изложены основные требования к
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 21
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕСКА
КАК ЗАПОЛНИТЕЛЯ
Цель работы: определение качественных характеристик песка речного.
Определение зернового состава песка и крупного заполнителя
Материал: песок сухой кварцевый 1-5 кг, стандартный набор сит, со-
61
Высушенную пробу песка массой 1 кг пропускают через стандартный
Показа-
Размеры отверстий сит, мм
Проходит
Остатки
(а), г
То же, %
Остатки
полные
набор сит (5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм). Остатки на каждом из сит а
(частные остатки) взвешивают с погрешностью 5 г. Также взвешивают
пыль, прошедшую через сито 0,16 мм и оставшуюся на поддоне. Результаты заносят в таблицу. Далее вычисляют значения частных остатков в % и
заносят во вторую строку таблицы 1.
Таблица 1
Результаты просеивания песка
тели
55,0 22,5 11,25 0,63 0,315 0,16
частные
(А),%
через сито
№ 0,16
Затем рассчитывают полные остатки А на каждом сите как сумму
частных остатков на данном сите и всех вышележащих, например:
А 0,63= а2,5 + а 1,25+ а 0,63.
Далее подсчитывают общее количество просеянного песка, равное
сумме частных остатков на ситах и поддоне (проход через сито № 0,16) и по-
тери при просеве.
Пригодность песка по зерновому составу для использования в бетонах определяют, строя кривую просеивания песка и кривые по ГОСТу. Если кривая испытуемого песка укладывается между стандартными кривыми, ограничивающими область песков, допустимых для использования, песок по зерновому составу считается пригодным.
Модуль крупности песка вычисляют по формуле:
Мк =(А
2,5
+А,
-:- *..+Ао,
1,25
)/100.
0,!6
Крупность песка определяют по модулю крупности песка Мк и полному остатку на сите № 0,63, %.
Также необходимо сравнить количество мелких пылеватых примесей
(проход через сито № 0,16 мм) с требованиями стандартов.
Для крупного заполнителя важными являются поверхность и форма
зерен, зерновой состав, прочность.
Для определения зернового состава крупного заполнителя берется
проба крупностью зерен 5,10,40 мм, массой 5 кг, проба визуально осматривается. Поверхность – шероховатая - щебень, гладкая - гравий. Форма яйцевидная, круглая, круглоокатанная; угловатая, кубическая.
62
Для рассева берется стандартный набор сит, рассеивается проба и
т= т
(1)
Масса песка в со-
суде, г
взвешиваются частные и полные остатки на ситах и расчитывается
наименьшая и наибольшая крупность пробы.
Определение насыпной плотности песка различной влажности
Для работы берут пробу сухого песка массой 2 кг. Насыпную массу
определяют с помощью цилиндрического сосуда вместимостью 1 дм (заранее надо определить массу пустого сосуда тс. г). Совком с высоты 10 см
песок засыпают в мерный сосуд до тех пор, пока песок не образует конус над
краями сосуда. Избыток песка срезают вровень с краями сосуда, и сосуд с
песком взвешивают, определяя массу песка в сосуде
т
- масса сосуда с песком.
с+ п
с+n-m0
Затем всю пробу (2 кг) сухого песка собирают в тазик вместимостью
3...4 дм3 и увлажняют до 5 %. Для этого мензуркой отмеряют 100 см3 воды
и выливают ее в песок, который тщательно перемешивают до достижения
равномерной влажности во всем объеме. Увлажненный песок насыпают в
мерный сосуд вместимостью 1 дм (так же, как и сухой песок без уплотнения). Сосуд с песком взвешивают и вычисляют массу находящегося в нем
песка по указанной формуле.
Эту операцию повторяют еще 3...4 раза, доводя влажность взятой
пробы песка (2 кг) последовательно до 10, 15 и 20 % (для мелкого песка
возможно и до 25 %). Заканчивают испытание в тот момент, когда над поверхностью песка начнет выступать вода. Полученные данные заносят в
таблицу 2 по ним вычисляют насыпную плотность песка.
Таблица 2
Определение влажности песка
Показатели Влажность песка W, % по массе
0 5 10 15 20 25
Добавка воды, см2
Насыпная плот-
ность песка, кг/м3
Вывод.
Вопросы для самоконтроля
1. Для чего производится рассев песка на ситах?
2. Как определяется влажность песка?
3. Как определяется насыпная плотность песка?
63
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №22
Минерал
Показатель твердости
Тальк
1
Гипс
2
Кальцит
3
Плавиковый шпат
4
Апатит
5
Ортоклаз (полевой шпат)
6
Кварц
7
Топаз
8
Корунд
9
Алмаз
10
F
Р
НВ =
(1)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПО ШКАЛЕ МООСА
Цель работы: определение твердости строительных материалов по
шкале Мооса.
При определении твердости хрупких природных и искусственных
каменных строительных материалов пользуются шкалой твердости Мооса,
состоящей из 10 эталонных минералов. Минералы в шкале подобраны таким
образом, что каждый последующий оставляет черту (царапину) на
предыдущем (с меньшим номером), и в то же время сам не прочерчивается
им. Показатели твердости минералов по шкале Мооса приведены в таблице.
Таблица
Твердость минералов по шкале Мооса
Для установления твердости испытуемого материала на гладкой его
поверхности пробуют нанести черту каждым из минералов, входящих в
шкалу, начиная с самого мягкого из них. За твердость принимают величину
между условной твердостью того минерала, который оставляет черту на
испытуемом образце, и предыдущим, более мягким минералом, не
оставляющим черты на образце.
Твердость материала влияет на легкость его обработки, назначение,
долговечность и др.
Для пластичных материалов (древесины, пластмасс, некоторых
металлов и бетонов) твердость определяется вдавливанием в материал
стандартного стального шарика на приборе.
Число твердости вычисляют по формуле в кгс/см
,
2
(МПа):
где Р – приложенная не до разрушения нагрузка, Н (кгс);
F - площадь поверхности отпечатка,см
2
, м2.
Вывод.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое твердость материала?
2. Является ли определение твердости механическим свойством?
64
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 23
V
SР
уд
R
Σ
⋅
=
(1)
Размер образца,
см
Сум-
бы, см
Ударная вязкость,
(кгс см/см
)
Рис. Схема
2
4
1
3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ УДАРУ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы: определение сопротивление удару строительных
материалов на приборе.
Сущность испытания заключается в разрушении образца ударной
нагрузкой. Испытания на удар производят на копрах. Образцы (3 шт.)
должны иметь диаметр или высоту не более 25 мм.
Образец 1 обмеряют, вычисляют его объем.
Затем устанавливают на наковальню 2 копра (рис.
)
и сверху опускают подбабок 3, упирающийся в
центр образца. После этого начинают сбрасывать
стальную бабу 4, масса которой в зависимости от
прочности образца может составлять 0,5; 1; 2 или 5
кг. Удары по образцу приходятся через подбабок.
Высота первого сброса составляет 10 см, второго –
испытания
при ударе
20 см, третьего –
разрушения образца (до появления первой
трещины).
30 см, и т.д. до момента
Сопротивление удару рассчитывается по
3
формуле в кгс см/см
:
где Р – сила удара, кгс; где m – масса бабы, кг, ΣS – сумма высот сброса
бабы, см.
ΣS = (1+2+3+…+n), n – высота разрушения образца (появления первой
трещины), см;
V - объем образца, см
3
.
За окончательный результат принимают среднее арифметическое
трех определений.
Результаты испытаний по определению сопротивления удару заносят
в таблица.
Таблица
Результаты определения сопротивления удару
3
Среднее ариф-
метическое зна-
чение
Наименова-
ние
материала
Диа-
метр
Высо-
та
Объем
образ-
ца, см
3
ма
высот
сбро-
са ба-
Отдельного образца
65
На сопротивление удару (ударную вязкость) испытывают
материалы, подвергаемые динамическим воздействиям (дорожностроительные материалы, плитки для полов, сваи).
Вывод.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое ударная вязкость материала?
2. Является ли определение сопротивление удару механическим
свойством?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 24
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДВИЖНОСТИ (ЖЕСТКОСТИ)
БЕТОННОЙ СМЕСИ
Цель работы: определение подвижности (жесткости) бетонной смеси.
Удобоукладываемость бетонной смеси оценивают по двум показателям
подвижности и жесткости. Подвижность является статической характеристикой бетонной смеси, так как оседание отформованного из бетонной смеси
конуса происходит за счет собственной массы, жесткость – динамическая характеристика пластичности бетонной смеси, так как ее определение проводят
с использованием механического вибрационного воздействия.
Рис. Определение подвижности бетонной смеси
Подвижность бетонной смеси оценивают по осадке изготовления конуА (ОК) в сантиметрах. Для этого увлажненную внутри форму в виде
металлического конуса высотой 300 мм устанавливают на влажную горизонтальную поверхность. Затем форму через воронку заполняют бетонной
смесью приблизительно равными частями в три слоя. Каждый слой 25 раз
равномерно проштыковывают по всей площади на всю его толщину до
нижележащего слоя металлической штыковкой. По окончании штыкования верхнего слоя поверхность бетонной смеси срезают и затем выравнивают кельмой вровень с краями формы. После этого металлическую форму-конус поднимают вертикально вверх и освобождают от нее бетонную
смесь. Жесткость бетонной смеси определяют для малоподвижных смесей
по времени вибрации в секундах, необходимому для уплотнения и выравнивания предварительно отформованного конуса из бетонной смеси (ме-
66
тод Б.Г. Скрамтаева). Для этого на виброплощадку со средней частотой
Норма укладываемости
по показателю
Жесткость
Подвижность
Особо жесткая
31 и более - Ж4
Сверхжесткая
50 и менее - СЖ1
Повышенножесткая
30-21 - Ж3
Жесткая
20-11 - Ж2
Умеренножесткая
10-5 - Ж1
Малоподвижная
4-1
4 и менее
Ш
Подвижная
-
5-9
П2
Весьма пластичная
-
10-15
П3
Литая - 16 и более
П4
колебаний плюс, минус 100 в минуту и амплитудой 0,5плюс, минус
0,001мм устанавливают металлическую форму в виде куба размером
200х200х200мм. На дно помещают усеченный конус. Внутреннюю поверхность которого, предварительно увлажняют. Заполнение увлажненного конуса бетонной смесью проводят также как и при определении подвижности бетонной смеси. После снятия полого конуса включают вибратор и секундомер, и уплотнение производят до тех пор, пока на поверхности формы образуется горизонтальная поверхность.
В зависимости от степени готовности бетонной смеси их подразделяют на готовые к употреблению и сухие. Сухие компоненты смешивают с
водой уже непосредственно на стройплощадке перед укладкой в опалубку
Бетонные смеси обозначают следующим образом: БСГТ В25 П1 F200
W4 (ГОСТ 7473-94), где БС – бетонная смесь; Г – готовая к употреблению; Т
– тяжелая; В25 – класс бетона; П-1 марка по удобоукладываемости; F200 –
морозостойкость; W
– водонепроницаемость, или БСГЛВ12,5
4
F200W2ПЛ1600, где Л – легкая бетонная смесь, ПЛ1600 – средняя плотность,
или БССТВ25П2F200W4, где. С – сухая бетонная смесь.
Для производства работ и обеспечения высокого качества бетона в
конструкциях и изделиях необходимо, чтобы бетонная смесь имела консистенцию, соответствующую условиям ее укладки и уплотнения, т.е. определенную удобоукладываемость. Это основное свойство бетонной смеси оценивается показателями подвижности и жесткости. По этим показателям бетонные смеси подразделяются на группы и марки (табл.).
Таблица
Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости
Группы бетонных
смесей
Марка по удобоукладыва-
емости
Вывод.
Вопросы для самоконтроля
1. Как определяются подвижность и жесткость бетонных смесей?
2. Приведите классификацию бетонных смесей по удобоукладываемости.
67
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 25
Класс
стали
Сортамент (диаметр),
мм
В1
3,4,5
Гладкая, имеет налёт ржавчины
Bpl
3,4,5
Рифлёная, имеет налёт ржавчины
BII
3,4,5,6,7,8
Гладкая, без ржавчины
BpII
3,4,5,6,7,8
Рифлёная, без ржавчины
AI
6-40
Гладкая
All
6-40
Профиль по «винту»
AIII
6-40
Профиль в «ёлочку»
AIV
10-40
Профиль в «ёлочку», концы окрашены красным
AV
10-22
Профиль в «ёлочку», концы окрашены синим
Расчетная длина образца,
мм
Абсолютное удлинение
Относительное удлинение,
%
после испы-
L
1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА АРМАТУРНОЙ СТАЛИ
Цель работы: определение класса арматурной стали по внешним
признакам.
Таблица 1
Определение класса арматурной стали по внешним признакам.
Внешние признаки
Для определения контрольных напряжений арматурной стали на растяжение, образец измеряют штангенциркулем (длину не менее 200 мм,
диаметр, площадь). На разрывной испытательной машине МУП-50 определяют нагрузки Н и контрольные напряжения временному сопротивлению разрыва МПа, снимают диаграмму растяжения образца и устанавливают марку стали.
Относительным удлинением называют отношение приращения расчет длины образца после разрыва к ее первоначальной длине. Для определения относительного удлинения испытанного стального образца обе его
части плотно прикладывают одну к другой и измеряют длину образца после разрыва. Деформацию стали при разрыве подсчитывают по разнице
длин, относительное удлинение рассчитывают по формуле: Е=ΔL|L
Данные записывают таблице 2.
∙100.
0
Таблица 2
Относительное удлинение стали при растяжении
стали при растяжении,
до испытания
L 0
тания
Делают заключение о марке и классе стали по показателям прочности и относительного удлинения при растяжении образца.
Вывод.
ΔL= L1 - L 0
68
Е = ΔL| L 0
Вопросы для самоконтроля
Таблица 1
и фасонного проката (извлечение из таблицы В.5 СП 53-102 2004)
Ryn
Rиn
Ry
Rи
С235
От 2 до 8
235
360
230
350
С245
От 2 до20
242
370
240
360
С255
От 2 до20
242
370
240
360
С345
От 2 до 20
325
470
315
460
1. На какой испытательной машине определяют контрольные
напряжения временному сопротивлению разрыва стали?
2. Как подсчитывают деформацию стали при разрыве?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 26
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДОМ РАСЧЕТА
ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ
ЦЕНТРАЛЬНО-РАСТЯНУТЫХ, ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ,
ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Расчет центрально - растянутых элементов конструкций
Цель работы: Определение методом расчета предельных состояний
на прочность центрально-растянутых, центрально сжатых, изгибаемых
элементов металлических конструкций.
Центрально-растянутые элементы – нижние пояса ферм, раскосы ферм –
рассчитываются по первой группе предельных состояний на прочность.
Сечение элемента может быть выполнено в виде двух уголков, двутавра, двух швеллеров, коробчатое.
Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии
и изгибе листового, широкополосного универсального
Сталь
по
ГОСТ
27772
Толщина
проката,
мм
Свыше 20
до 30
Свыше 20
до40
Свыше 20
до 40
Свыше 40
до 80
Свыше 80
до100
Нормативное сопротив-
ление проката, МПа
235
235
305
285
265
370
370
460
450
430
Расчетное сопротивление проката,
МПа
230
230
300
280
260
360
360
450
440
420
Примечания. 1. 3а толщину проката принимают толщину полки. 2. Значение
расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу.
69
Прочность по нормальным напряжениям проверяется по формуле:
c
y
n
n
R
A
N
Υ
≤
⋅
=
γ
α
Коэффициенты условия работы (извлечение из таблицы 1
№
Элементы конструкций
Коэффициент условий
1
Балки сплошного сечения и сжатые элементы ферм
книгохранилищ и архивов и т.д.
0,90
2
Колонны общественных зданий
0,95
3
Сжатые основные элементы решетки составного
чивость указанных элементов с гибкостью λ > 60
0,80
4
Элементы конструкций из стали с пределом теку-
соединении)
1,10
5
Сжатые элементы из одиночных уголков, прикреп-
0,75
В неоговоренных случаях ус = 1
cy
n
n
YR
N
А
γ
⋅
=
,
(1)
где N – расчетная продольная сила, кН; уп – коэффициент по надежности
ответственности зданий и сооружений, зависит от уровня ответственности
и принимается по приложению 7 СН и П 2.01.07-85*; Ап – площадь поперечного сечения с учетом ослабления (нетто), см2, Ап = А - AQ (А – площадь
поперечного сечения (брутто), см2, А0 – площадь ослабления (отверстия
под болты), см2); Ry – расчетное сопротивление стали, принимается по таблице 1 в зависимости от класса стали, кН/см2; ус – коэффициент условия
работы конструкции, принимается по таблице 2.
Таблица 2
пп.
перекрытий под залами театров, клубов, кинотеат-
ров, под трибунами, под помещениями магазинов,
работы у
с
таврового сечения из двух уголков в сварных фер-
мах покрытий и перекрытий при расчете на устой-
чести до 440 МПа, несущие статическую нагрузку,
при расчете на прочность по сечению, ослабленно-
му отверстиями для болтов (кроме фрикционных
ляемых одной полкой (для неравнополочных угол-
ков меньшей полкой), за исключением элементов
плоских ферм из однополочных уголков и элемен-
тов, указанных в п. 4 настоящей таблицы
Если требуется определить сечение растянутого стержня, то из формулы (1) определяется площадь Аn, см2:
Если элемент не имеет ослабления, то площадь сечения А = Ап; если
есть ослабления, то площадь сечения А = Ап + A0.
70