5 Определение прочности древесины хвойных пород при скалывании вдоль волокон

Для опыта изготовляют специальные образцы. Испытание ведут в специальном приборе в радиальном или тангенциальном направлении со скоростью нагружения 1250 = 250 кг/мин; испытание образцов доводят до разрушения.

Предел прочности при скалывании вдоль волокон при влажности в момент испытания вычисляют в кг/см² по формуле

R_cк^w = F_max / bl (5)

где F_max – максимальная нагрузка, Н; b – ширина образца, мм; l – длина скалывания, мм.

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1 Изложите методику определения предела прочности при сжатии древесины вдоль волокон.

2. Какие пороки формы ствола дерева Вы знаете?

3. Перечислите пороки строения древесины.

4. Какие виды сучков Вам известны?

5. Что такое морозобоина и как она влияет на качество древесины ствола?

6. Назовите виды грибов – разрушителей древесины.

7. Что такое червоточина? На какие виды она подразделяется и как она влияет на механические свойства древесины?

Перечень ГОСТов и СТБ, используемых при выполнении лабораторной работы

1. ГОСТ 16483.0 – 84 (с изм.). Древесина. Методы испытаний. Общие требования.

2. ГОСТ 16483.3 – 84. Древесина. Методы определения предела прочности при статическом изгибе.

3. ГОСТ 16483.5 – 73. Древесина. Методы определения условного предела прочности при скалывании вдоль волокон.

4. ГОСТ 16483.10 – 73 (с изм.). Древесина. Методы определения условного предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Лабораторная работа № 4. Изучение основных свойств породообразующих минералов и горных пород

Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы

1. Что такое горная порода?

2. Что такое минерал?

3. Как определяется твердость природных каменных материалов?

4. Приведите классификацию горных пород?

5. Назовите основные свойства природных каменных материалов?

6. Назовите основные способы добычи каменных материалов?

Цель работы: изучить коллекцию и основные свойства горных пород и минералов.

Материалы: образцы породообразующих минералов и горных пород.

Приборы и приспособления: измерительная линейка, шкала твердости Мооса.

Ход работы

1 Изучение основных видов и свойств горных пород и минералов

Горной породой называют минеральную массу постоянного состава, строения и свойств. Процентное содержание минералов в горной породе определяется ее минеральным составом. Форма, размер и взаимное расположение минералов, наличие пор и т. п. обуславливают ее структуру. Минеральный состав и структура определяют свойства горной породы.

Минералы – природные химические соединения, образовавшиеся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Минералы – твердые тела: кристаллические и аморфные. Каждый минерал обладает комплексом только ему присущих свойств и признаков. К ним относят химический состав и строение, плотность, твердость, спайность, оптические свойства (блеск, цвет и др.).

Спайность – способность минерала раскалываться по строго определенным плоскостям. Например, слюда имеет весьма совершенную спайность в одной плоскости; совершенная спайность у кальцита – он практически всегда раскалывается по трем плоскостям, образуя косые параллелепипеды. Спайность отсутствует, например, у кварца, кристаллы которого при ударе раскалываются на неправильные куски, имеющие раковистый излом.

Твердость – наиболее характерное свойство минералов. Твердость природных каменных материалов определяется по десятибалльной шкале Мооса (таблица 1).

Таблица 1 – Шкала твердости минералов

Показатель твердости по Моосу	Минерал	Характеристика твердости
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Тальк Гипс Кальцит Плавиковый шпат Апатит Ортоклаз Кварц Топаз Корунд Алмаз	Легко чертится ногтем Чертится ногтем Легко чертится стальным ножом Чертится стальным ножом под нажимом С трудом царапается ножом, стекла не царапает При сильном нажиме царапает стекло, стальным ножом не царапается Легко чертит стекло Сильные абразивы

Добычу природного камня, в зависимости от глубины залегания по­роды, осуществляют в карьерах открытым или подземным способами. За­тем материал поступает на механическую обработку, вид которой обу­словлен формой, размером и назначением выпускаемой продукции.

Стеновые камни, блоки и облицовочные плитки получают методом распиловки. Коррозионностойкое каменное литье в виде плит – литьем расплава кислотостойкой горной породы в формы. Волокна различной длины и сечения – подачей расплава на центрифугу (короткие – шта­пельные) или протягиванием его через фильеры (длинномерные). Высо­копористые легкие заполнители (керамзит, перлит) – путем резкого на­грева отформованных глиняных гранул или дробленных природных сте­кол, вызывающего значительное увеличение объема материала за счет вы­деления кристаллизационной воды и газообразных продуктов. Крупный, мелкий заполнители и порошкообразный наполнитель для производства бетонов, строительных растворов, мастик, красочных составов – дроблени­ем и помолом камня с четким разграничением по размерам (фракциям).

Свойства материалов из природного камня зависят от условий обра­зования горной породы. Так для группы первичных магматических по­род, сформировавшихся в результате охлаждения магмы (природный рас­плав), наиболее важными факторами являются скорость снижения темпе­ратуры и давления. При закристаллизации магмы в глубине земной коры получаются крупнокристаллические, плотные, высокопрочные глубинные породы (гранит, сиенит). В результате быстрого охлаждения, но без выхо­да на земную поверхность, образуются стеклокристаллические плотные излившиеся породы, обладающие как правило, высокой кислотостойко- стью (диабаз, базальт), высокопористые – в результате выхода лавы на поверхность земли и резкого охлаждения (вулканическая пемза), рыхло- сыпучие – за счет выброса расплава под давлением на большую высоту (вулканический пепел). Путем накопления и спрессования пепла получает­ся вулканический туф, представляющий собой относительно пористую де­коративную породу.

Вторичные осадочные породы образовались или в результате физи­ческой коррозии магматических пород под действием ветра, смены темпе­ратуры, воды – обломочные, или за счет выпадения кристаллов солей из пе­ресыщенных растворов и их накопления в течение тысячи лет – химические осадки, или путем разложения, накопления и уплотнения остатков органи­ческого происхождения: водорослей, ракообразных – органогенные. Первые представляют собой рыхлые, сыпучие материалы: песок, щебень, гравий, глина. В результате соединения этих зерен в естественных условиях при­родным клеем (глинистым, кремнеземистым) образуются плотные, прочные сцементированные породы. Если в основе щебень – брекчия, гравий – конгломерат, песок – песчаник. Минералы, образованные химическим пу­тем: доломит, известняк, гипс представляют собой плотные, прочные поро­ды, которые нашли широкое применение в качестве сырья для получения минеральных вяжущих веществ (цемента, гипса, извести). Органогенные породы: мел, диатомит, известняк-ракушечник относительно мягкие, порис­тые, склонные к выветриванию и разрушению водой породы. К третьей группе горных пород относятся метаморфические. Свойства этих мате­риалов обусловлены температурой и, в большей степени, величиной и на­правлением давления, способствующего формированию плотной, монолит­ной (многостороннее) или слоистой (одностороннее) структуры. К первым относятся мрамор, образованный из известняка, кальцит – из песчаника, ко вторым слоистые сланцы и гнейсы.

При эксплуатации на воздухе изделия из природного камня подвер­гаются физической, а в промышленных городах и химической коррозии. С целью защиты от разрушения применяют шлифовку и полировку по­верхности, ее пропитку гидрофобными составами, пленочные полимерные покрытия, обработку составами, повышающими плотность поверхностного слоя изделия (флюатирование).

В строительстве горные породы используют для производства кон­струкционных, отделочных и материалов специального назначения: ки­слотостойких, теплоизоляционных, акустических. Большой объем до­бываемого сырья идет для получения искусственных материалов (керами­ческих, стеклянных, металлических, минеральных вяжущих) и заполните­лей в бетоны и растворы. Природный камень плотностью 900 – 2200 кг/м³ применяют в виде стеновых блоков для кладки наружных стен и перего­родок (доломит, известняк-ракушечник, туф). Такие плотные породы как гранит, сиенит и другие используют в виде бутового камня, полученного методом скола, для возведения гидротехнических сооружений, фундамен­тов, стен неотапливаемых зданий. В дорожном строительстве нашли при­менение бортовые камни, брусчатка и булыжный камень, которые должны обладать высокой износостойкостью и морозостойкостью. Горные породы высокой декоративности (гранит, мрамор, лабрадорит) в виде плит и пли­ток используют для отделки фасадов, метро, переходов, стен и полов внутри зданий общественного и культурного назначения. Сведения об изученных минералах и горных породах заносят в таблицу 2.

Таблица 2 – Характеристика минералов и горных пород

Исследуемые признаки	Терминология	Наблюдательные признаки
Форма	Правильная, неправильная, кубическая и др.
Размеры	Указать в мм
Цвет	Светлоокрашенная, темноокрашенная
Блеск	Яркий, мерцающий, тусклый, жирный
Строение	Кристаллическое, аморфное, стекловатое
Сложение	Плотное, пористое, слоистое, волокнистое
Поверхность раскола	Ровная, рваная, раковистая
Ребра раскола	Тупые, острые, режущие
Твердость	По шкале Мооса
Спайность	Совершенная, несовершенная
Истинная плотность	Указать в кг/м3
Минералогический состав	–

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1. Чем отличается между собой горная порода и минерал?

2. Какие горные породы относят к магматическим, опишите их свойства?

3. Горные породы какой группы можно применять для внутренней облицовки общественных зданий?

4. Назовите основные каменные материалы для дорожного строительства?

5. Какая органогенная горная порода является одной из главных пород, применяемых в строительстве? Расскажите об ее составе и свойствах?

6. Чем отличается мрамор от известняка?

7. Назовите основные мероприятия, направленные на защиту каменных материалов от разрушения?

Перечень ГОСТов и СТБ, используемых при выполнении практической работы

1. ГОСТ 8735-75. Песок для строительных работ. Технические условия.

2. ГОСТ 8267-82. Щебень природный для строительных работ. Технические условия.

Лабораторная работа № 5. Оценка качества керамического кирпича путем внешнего осмотра и обмера. Определение марки кирпича по пределу прочности на сжатие и изгиб

Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы:

1 Общая технология получения керамических изделий.

2 Какими свойствами обладает глина?

3 От чего зависит способ подготовки сырьевой массы?

4 Классификация керамических изделий по их назначению.

5 Какие стеновые керамические материалы Вы знаете?

6 По каким свойствам оценивают качество стеновых материалов?

7 Какие отделочные керамические материалы Вы знаете?

8 Какие свойства определяют качество материалов, применяемых для внутренней отделки пола и стен?

9 С какой целью при производстве керамических изделий приме­няют глазурование и ангобирование?

Керамическими называют искусственные каменные материалы, по­лученные из минерального глинистого сырья путем его добычи, тонкого измельчения, формования изделий с последующей их сушкой и обжигом. Сушка изделий обеспечивает первоначальную прочность, достаточную для сохранения формы, целостности при транспортировке в печь обжига, а также снижает усадочные деформации, возникающие в процессе спекания

Обжиг проводят при температуре 900 – 1100 °С для придания высо­кой водостойкости и прочности керамическим материалам.

В зависимости от свойств используемой глины и назначения мате­риалов и изделий их формуют методом полусухого прессования, пластич­ного формования и литья (шликерный). Влажность массы при этом состав­ляет 8 – 12; 20 – 25; до 60 % соответственно.

Первый метод применяют, используя тощие малопластичные глины для получения изделий точного размера с ровной поверхностью (кирпич и камни облицовочные), а также изделий, обладающих высокой прочностью и плотностью (плитка половая). Второй метод (при наличии пластичных жир­ных глин) используют для изготовления кирпича и камня обыкновенного, труб, черепицы, плитки фасадной. Шликерный способ предусматривает за­ливку высокоподвижной глинистой массы в специальные высокопористые гипсовые формы сложной конфигурации (ванны, раковины и т. д.) или запол­нение ею специальных форм-матриц (тонкие коврово-мозаичные плитки).

По назначению керамические материалы подразделяют на стеновые – камни пустотелые, кирпич пустотелый и полнотелый; кровельные – чере­пица; облицовочные – кирпич и камни лицевые, плитки; трубы канализа­ционные и дренажные, а также материалы теплоизоляционные – кирпичи, сегменты, скорлупы, оболочки, гравий керамзитовый, щебень аглопоритовый; кислотостойкие – плитки, кирпичи; огнеупорные – кирпичи.

С целью ознакомления учащихся с керамическими материалами раз­личных свойств и применения в лабораторной работе предусмотрено изу­чение кирпича керамического.

Показатели, по которым оценивают качество перечисленных мате­риалов, зависят от условий эксплуатации изделий. Так, кирпич должен быть прочным по отношению к сжимающим и изгибающим нагрузкам, а при кладке наружных стен обладать низкой теплопроводностью и опре­деленной морозостойкостью.

Цель работы:

учащийся должен приобрести:

1 Навыки:

• контроля внешнего вида керамических материалов и изделий;

• определения физико-механических свойств керамики, стандарт­ными и ускоренными методами;

• работы с испытательными приборами и оборудованием.

2 Умения:

• анализировать полученные результаты исследований;

• устанавливать зависимости физико-механических свойств керами­ческих материалов от различных факторов: сырья, технологии по­лучения.

Результаты испытаний записывают в таблицах 1, 2.

Используемые приборы и оборудование:

1 Гидравлический пресс.

2 Весы лабораторные и настольные циферблатные.

3 Штангенциркуль, мерные линейки.

4 Угольник поверочный 90°.