Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный архитектурно-строительный университет»

кафедра строительных материалов

А.А. Шентяпин

А.И. Хлыстов

Л.Н. Безгина

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсам: «Материаловедение», «Строительные материалы»,

«Региональное применение строительных материалов»

САМАРА 2009

Составители: А.А. Шентяпин, А.И. Хлыстов, Л.Н. Безгина

УДК 691

Лабораторный практикум по курсам: «Материаловедение», «Строительные материалы», «Региональное применение строительных материалов» / сост.: А.А. Шентяпин, А.И. Хлыстов, Л.Н. Безгина; Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. – Самара, 2009. – 231 с.

ISBN 978-5-9585-0347-6

В лабораторном практикуме изложены общие сведения о метрологии, измерительных инструментах, лабораторном оборудовании общего назначения и математической обработке результатов испытаний. Описаны методы и аппаратура для стандартных испытаний главнейших строительных материалов и изделий. Все методы испытаний и основные свойства строительных материалов даны в соответствии с действующими ГОСТами.

Рецензент: к.т.н., доцент Ю.В. Сухов

Настоящее издание не может быть частично или полностью воспроизведено, тиражировано (в том числе ксерокопировано) и распространено без разрешения Самарского государственного архитектурно-строительного университета

ISBN 978-5-9585-0347-6

© Самарский государственный архитектурно-

строительный университет, 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

Страница

Введение …………………………………………………………………………10

1 Основные свойства дисперсных и каменных материалов …………….. ….13

1.1 Основные свойства дисперсных система и материалов………………..14

1.1.1 Определение зернового состава дисперсных материалов...............14

1.1.2 Определение насыпной плотности дисперсных материалов..........16

1.1.3 Определение истинной плотности дисперсных материалов...........16

1.1.4 Определение пустотности сыпучих зернистых и дисперсных

материалов............................................................................................17

1.1.5 Определение адсорбционной способности дисперсных

материалов............................................................................................17

1.1.6 Определение удельной поверхности дисперсных материалов ..... 18

1.2 Основные свойства природных и искусственных каменных

материалов...................................................................................................20

1.2.1 Структурные свойства........................................................................20

1.2.1.1 Определение средней плотности материала..........................20

1.2.1.2 Определение пористости материалов.....................................21

1.2.2 Гидрофизические свойства................................................................22

1.2.2.1 Определение водопоглощения................................................22

1.2.2.2 Определение водонасыщения материала...............................23

1.2.2.3 Водостойкость материала........................................................25

1.2.2.4 Метод определения морозостойкости....................................25

1.2.3 Испытание материала на прочность.................................................26

1.2.4 Определение теплопроводности материала.....................................28

2 Испытания воздушной строительной извести...............................................32

2.1 Общие сведения и технические требования, предъявляемые

к воздушной строительной извести..........................................................32

2.2 Определение суммарного содержания активных СaO и MgO

в кальциевой извести по ГОСТ 22688-77………………………………34

2.3 Определение суммарного содержания активных CaO+MgO

в магнезиальной и доломитовой извести по ГОСТ 22688-77……….35

2.3.1 Определение содержания активной CaO сахаратным

способом…………………………………………………………....35

2.3.2. Определение содержания активной MgO трилонометрическим

методом…………………………………………………………….35

2.4. Определение содержания непогасившихся зерен………………….....36

2.5. Определение температуры и времени гашения……………………….37

Библиографический список…………………………………………………...40

3. Испытание гипсовых вяжущих……………………………………………..41

3.1. Общие сведения………………………………………………………….41

3.2. Требования предъявляемые к качеству гипсовых вяжущих………….43

3.3. Методы испытания гипсовых вяжущих по ГОСТ 23789-79…………..45

3.3.1. Определение нормальной густоты гипсового теста……………..45

3.3.2. Определение сроков схватывания………………………………...47

3.3.3. Определение тонкости помола гипса……………………………..48

3.4. Определение предела прочности на растяжение, при изгибе и при

сжатии гипсовых образцов-балочек…………………………………….49

Библиографический список…………………………………………………….53

4. Испытания цемента…………………………………………………………..54

4.1. Общие сведения…………………………………………………………..54

4.2. Отбор проб и общие требования при испытании………………………56

4.3. Плотность и насыпная плотность цемента……………………………...57

4.4. Тонкость помола………………………………………………………….58

4.5. Нормальная густота цементного теста………………………………….59

4.6. Сроки схватывания цемента……………………………………………..61

4.7. Определение марки цемента……………………………………………..63

4.8. Равномерность изменения объема цемента……………………………..71

5. Испытания заполнителей……………………………………………………..74

5.1. Общие сведения…………………………………………………………...74

5.2. Испытание крупного заполнителя для тяжелых бетонов………………77

5.2.1. Определение средней плотности…………………………………..77

5.2.2. Определение водопоглощения……………………………………..78

5.2.3. Определение насыпной плотности………………………………...78

5.2.4. Определение пустотности………………………………………….79

5.2.5. Определение зернового состава……………………………………80

5.2.6. Определение прочности щебня по дробимости……………..……81

5.3. Испытания мелкого заполнителя для тяжелых бетонов……………….83

5.3.1 Определение зернового состава и модуля крупности…………….84

5.3.2. Определение содержания глины в комках………………………..86

5.3.3. Определение содержания пылевидных и глинистых частиц

методом отмучивания……………………………………………....87

5.3.4. Определение наличия органических примесей…………………...88

5.3.5. Определение истинной плотности…………………………………89

5.3.6. Определение насыпной плотности………………………………...90

5.3.7. Определение пустотности………………………………………….91

5.4. Заполнители легких бетонов……………………………………………..92

5.4.1. Испытание керамзитового гравия………………………………….93

5.4.1.1. Определение насыпной плотности…………………………93

5.4.1.2. Определение средней плотности…………………………...94

5.4.1.3. Определение объема межзерновых пустот………………..95

5.4.1.4. Определение водопоглощения……………………………...95

5.4.1.5. Определение зернового состава…………………………….96

5.4.1.6. Определение коэффициента формы зерна…………………97

5.4.1.7. Определение прочности заполнителя сдавливанием

в цилиндре……………………………………………………98

5.5. Минеральные заполнители в дорожных бетонах……………………...100

5.5.1. Испытание минерального порошка………………………………101

5.5.1.1. Определение зернового состава…………………………...101

5.5.1.2. Определение удельного веса………………………………102

5.5.1.3. Определение плотности……………………………………103

5.5.1.4. Определение пористости…………………………………..104

5.5.1.5. Определение показатели битумоемкости………………...104

5.5.2. Испытание песка…………………………………………………..106

5.5.2.1. Определение содержания глинистых частиц методом

набухания в песке для дорожного строительства………..106

Библиографический список……………………………………………………109

6. Бетонные смеси и бетоны…………………………………………………...110

6.1. Общие сведения………………………………………………………….110

6.2. Подбор состава тяжелого бетона……………………………………….112

6.3. Приготовление пробного замеса и корректировка состава…………...115

6.4. Удобоукладываемость и расслаиваемость бетонной смеси…………..118

6.5. Средняя плотность бетонной смеси……………………………………126

6.6. Прочность бетона на сжатие. Марка и класс бетона………………….127

7. Строительные растворы……………………………………………………..133

7.1. Общие сведения………………………………………………………….133

7.2. Качественные показатели растворных смесей………………………...134

7.2.1. Подвижность растворной смеси………………………………….134

7.2.2. Средняя плотность растворной смеси……………………………135

7.2.3. Водоудерживающая способность растворной смеси……………136

7.3. Качественные показатели затвердевших растворов…………………..137

7.3.1. Влажность раствора……………………………………………….139

7.3.2. Средняя плотность раствора………………………………………140

7.3.3. Водопоглощение раствора………………………………………...140

7.3.4. Морозостойкость раствора………………………………………..141

7.4. Подбор состава цементного строительного раствора…………………141

7.5. Подбор состава сложного раствора различных марок с различными

пластифицирующими добавками……………………………………….143

8. Испытание керамических камней и кирпича………………………………146

8.1. Общие сведения………………………………………………………….146

8.2. Классификация, размеры и уловные обозначения…………………….147

8.2.1. Классификация…………………………………………………….147

8.2.2. Основные размеры………………………………………………...148

8.3. Технические требования………………………………………………..152

8.3.1. Внешний вид……………………………………………………….152

8.3.2. Физико-механические характеристики….……………………….153

8.3.3. Маркировка изделий………………………………………………157

8.4. Правила приемки………………………………………………………...158

8.5. Методы проведения испытаний………………………………………...161

8.5.1. Оборудование и измерительные приборы……………………….161

8.5.2. Осмотр внешнего вида изделия…………………………………..162

8.5.3. Определение известковых включений…………………………...163

8.5.4. Определение наличия высолов…………………………………...163

8.5.5. Определение средней плотности, водопоглощения и

морозостойкости изделий…………………………………………164

8.5.5.1. Определение средней плотности………………………...164

8.5.5.2. Определение водопоглощения…………………………...166

8.5.5.3. Определение морозостойкости…………………………..166

8.5.6. Определение прочностных характеристик………………………169

8.5.6.1. Определение предела прочности при изгибе…………...169

8.5.6.2. Определение предела прочности при сжатии…………..171

8.5.7. Определение теплопроводности………………………………….173

8.5.8. Заключение о результатах испытания……………………………173

Приложение А…………………………………………………………………..175

Приложение Б…………………………………………………………………...185

Библиографический список………………………………………………….…186

9. Испытание древесины……………………………………………………….187

9.1. Общие сведения…………………………………………………………..187

9.2. Строение древесины……………………………………………………..188

9.2.1. Макроструктура древесины………………………………………..188

9.2.2. Микроструктура древесины……………………………………….190

9.3. Сортамент лесо- и пиломатериалов…………………………………….191

9.3.1. Сортамент лесоматериалов………………………………………..191

9.3.2. Сортамент пиломатериалов………………………………………..191

9.4. Пороки древесины по ГОСТ 2140-81…………………………………..192

9.4.1. Сучки………………………………………………………………..192

9.4.2. Трещины…………………………………………………………….194

9.4.3. Пороки формы ствола……………………………………………...195

9.4.4. Пороки строения древесины………………………………………197

9.4.5. Химические окраски……………………………………………….198

9.4.6. Повреждение древесины насекомыми и грибками………………198

9.5. Определение физико-механических свойств древесины……………..199

9.5.1. Определение плотности……………………………………………199

9.5.2. Определение прочности древесины………………………………200

9.5.2.1. Определение предела прочности при сжатии……………200

9.5.2.2. Определение предела прочности при изгибе…………….204

9.5.2.3. Определение предела прочности при скалывании………205

Библиографический список……………………………………………………207

10. Испытания лакокрасочных материалов…………………………………..208

10.1. Общие сведения………………………………………………………208

10.2. Пигменты……………………………………………………………...208

10.2.1. Определение маслоемкости…………………………………..209

10.2.2. Определение укрывистости…………………………………..210

10.2.3. Определение щелочестойкости………………………………211

10.3. Связующие вещества…………………………………………………211

10.3.1. Определение вязкости………………………………………..212

10.3.2. Определение скорости высыхания…………………………..213

10.4. Свойства лакокрасочных покрытий…………………………………215

10.4.1. Определение ударной прочности………………………………….215

10.4.2. Определение пластичности пленки………………………………..217

Библиографический список……………………………………………………219

11. Испытание битумов………………………………………………………..220

11.1. Общие сведения………………………………………………………220

11.2. Методы испытания битумов…………………………………………224

11.2.1. Определение твердости битумов по глубине проникновения

иглы………………………………………………………………….224

11.2.2. Определение температуры размягчения……………………..225

11.2.3. Определение растяжимости битума………………………….226

11.2.4. Определение температуры вспышки битума………………..228

Библиографический список……………………………………………………231

Введение

Современные строительные материалы – это, в основном, искусственные материалы, получаемые из природного и органического сырья. В России до последнего десятилетия в технологии изготовления строительных материалов и изделий произошли существенные изменения. Значительно расширилась номенклатура материалов, появились новые, до сих пор неизвестные в строительной практике. Среди них – материалы, изготовляемые из пластических масс, сухие строительные смеси и структурные покрытия, новые лакокрасочные и композиционные материалы. Для изготовления строительных изделий и конструкций используются различные строительные материалы. Каждый из них обладает комплексом свойств, обеспечивающих эффективность службы, надежность, долговечность и архитектурный облик сооружения в целом. Строительные материалы в сооружении выполняют определенные функции, например: материалы стен воспринимают нагрузку и изолируют помещения от внешней среды; кровельные материалы защищают сооружение от атмосферных осадков; материалы для полов и дорог подвергаются истирающему действию от перемещающихся по нему людей и транспортных средств; отделочные материалы обеспечивают удовлетворение эстетических запросов и т.п.

Вместе с тем строительные материалы в сооружении подвергаются воздействию окружающей среды, которая в большинстве случаев оказывает на них разрушающее воздействие. Поэтому каждый материал, кроме выполнения специальных функций, должен также обладать свойствами, обеспечивающими надежность и долговечность существования сооружения. Следовательно, применяя материал, необходимо знать его свойства и создавать ему наиболее благоприятные условия службы соответствующими конструктивными мероприятиями.

Современное материаловедение изучает взаимозависимость структуры и свойств материала с учетом технологических параметров, определяющих особенности получения требуемого материала.

Структуру материала изучают на трех уровнях: на первом – макроструктуру – строение материала, видимое невооруженным глазом; на второй – микроструктуру материала – строение, видимое в оптический микроскоп; на третьем – внутреннее строение веществ, составляющих материал на молекулярно-ионном уровне, изучаемое методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и др.

Материалы состоят из одного или нескольких веществ, которые присутствуют в них в виде зерен различной крупности. В зависимости от величины зерен (кристаллов) все материалы можно разделить на три группы: крупнозернистые, мелкозернистые и стекловатые. Размер кристаллов оказывает большое влияние на свойства материалов. Так, мелкокристаллические материалы по сравнению с крупнокристаллическими обычно более однородны и стойки против внешних воздействий.

В большинстве случаев технически важные строительные материалы – это кристаллические твердые тела, состоящие из зерен различной формы и крупности. Размер зерен, способ их соединения между собой – это структура, а характер их расположения в пространстве, занимаемом материалом, – текстура. В зависимости от формы и характера распределения зерен в пространстве различаются следующие виды текстур: однородная – когда зерна различной крупности равномерно распределены в материале; слоистая – когда зерна различной крупности распределены неравномерно, образуя более или менее тонкие слои; сланцеватая – когда зерна имеют вытянутую форму и ориентированы в одном направлении; плотная – когда зерна плотно прилегают друг к другу; пористая – когда между зернами имеется пространство, называемое межзерновым; волокнистая – когда текстура образована более или менее тонкими волокнами, ориентированными в одном направлении.

Структура и текстура оказывают большое влияние на свойства и возможность использования материала в строительстве. Так, например, слоистые и сланцеватые породы (плитняк, кристаллические сланцы) легко раскалываются в одном направлении, образуя плиты и плитки. Из таких пород можно изготавливать плитки для пола, тротуара и черепицу. Материалы с однородной структурой не пригодны для изготовления плиточных материалов, но зато позволяют получить щебень наиболее благоприятной формы (граниты, андезиты, известняк). Наилучшей формой щебня является тетраэдр и куб. Материалы с пористой структурой обладают хорошей тепло-, звукоизоляцией и успешно используются для изготовления ограждающих конструкций и теплоизоляционных изделий. К таким материалам можно отнести пемзу, туф, известняк ракушечник, пено- и газобетоны. Породы с волокнистым строением (хризотил) легко расщепляются на волокна и используются как армирующий материал. Прочные с плотной текстурой породы, как правило, обладают высокой прочностью, морозостойкостью и химической стойкостью. Это диориты, андезиты, диабазы, кварциты, тяжелые бетоны, используемые в качестве конструкционных материалов.