2. Определение показателей основных физических свойств материалов

Наиболее широко распространены лабораторные испытания, связанные с определением показателей физических, механических и технологических свойств строительных материалов. Основные свойства строительных материалов подробно изложены в рекомендованной литературе. Лабораторные испытания проводятся для большинства материалов и изделий по общепринятой методике, соответствующей требованиям стандартов, что позволяет в обобщенном виде изложить способы определения показателей важнейших физических и механических свойств.

В данном параграфе приведены основные средства измерений и методы определения показателей таких физических свойств, как плотность, средняя и насыпная плотность, пористость и пустотность, влажность и водопоглощение.

2.1. Основные средства измерений показателей физических свойств

В лабораториях при определении показателей физических свойств материалов используются различные технические приборы для нахождения линейных размеров, массы, температуры, времени, а также нагревательные устройства, лабораторная посуда, инвентарь.

Линейные размеры наиболее часто определяются металлическими измерительными линейками и штангенциркулями. Измерительные линейки используются с одной или двумя шкалами длиной измерения 300, 500 и 1000 мм. Шкала линеек имеет цену деления, как правило, 1 мм с погрешностью измерения 0,5 мм. Штангенциркуль представляет собой простейший прибор с повышенной точностью измерения. Его конструкцию можно представить в виде усовершенствованной масштабной линейки (штанги) с делениями через 1 мм и вспомогательной шкалы (нониуса). Нониус предназначен для исключения ошибок при отсчете доли деления на глаз. В лабораториях применяют штангенциркули типа ШЦ-I, ШЦ-II с пределами измерений соответственно 0-150, 0-500 мм и ценой деления шкалы нониуса 0,1, 0,005 мм. Погрешность измерения равна удвоенному значению отсчета по нониусу, т.е. 0,2 и 0,1 мм.

Масса в лабораториях определяется на технических, торговых и почтовых весах. Технические лабораторные весы второго класса для основной части взвешиваний имеют пределы 200 г, 1 кг и 5 кг (марки ВЛТ-200Г, ВЛТ-1КГ, ВЛТ-5КГ). Погрешность измерения для них составляет 50, 100 и 300 мг соответственно. Применяются торговые весы двух марок: циферблатные ВНЦ-2 с пределами взвешивания от 2 до 2000 г. лотковые (чашечные) ВЦЛ-10М с пределами от 0,5 до 10 кг и погрешностью 2 и 10 г соответственно маркам. Почтовые весы марки РН-50Ш13П-1 имеют диапазон измерений от 2,5 до 50 кг и погрешность не более 10 г.

При техническом взвешивании используется комплект гирь четвертого класса марки Г-4-6111,10. В него входят килограммовый, граммовый и миллиграммовый разновесы.

Взвешивание необходимо проводить с обоснованной точностью. Для большинства испытаний допустимая относительная погрешность находится в пределах от 1 до 0,1%. В этом случае, например, абсолютная погрешностью для навески материала массой 500 г будет составлять 5 и 0,5 г, что позволяет использовать весы марки ВЛТ или ВНЦ-2.

При работе с весами запрещается: превышать максимальный предел взвешивания, помещать материал непосредственно на чашку (площадку), переставлять весы с установленного места, подвергать их механическому и другим неблагоприятным воздействиям. На весах марки ВЛТ при открытом арретире (приспособление жесткого фиксирования коромысла) не разрешается добавлять или убавлять взвешиваемое вещество, прикасаться к коромыслам и чашкам, резко поворачивать рукоятку и допускать максимальное отклонение стрелки прибора. Миллиграммовые и граммовые разновесы следует содержать в чистоте и брать только специальным пинцетом.

Температура в основном определяется стеклянными жидкостными термометрами: ртутными, спиртовыми, толуоловыми и др. По конструкции они палочные, с вложенной или прикладной шкалой. Для измерения температур в лабораториях и на производстве применяются термометры марок от ТЛ-1 до ТЛ-6, в зависимости от точности размеров и пределов измерения. Используются также термометры для нефтепродуктов марок ТН и бытовые марок ТБ. Погрешность измерения у них составляет половину цены деления.

Для испытания следует выбирать термометр с соответствующими пределами измерений. При отсчете показаний он должен оставаться в измеряемой среде.

Продолжительность лабораторных испытаний разных материалов составляет от секунд до нескольких часов и суток. Для измерения времени применяются часы различных конструкций (например, марки 122-ЧС) и секундомеры (однострелочные марки СОСпр и двухстрелочные СДСпр). В отдельных случаях для измерения определенных временных отрезков (от 0,5 до 20 мин) используют песочные часы.

Нагревательные устройства и приборы в лабораториях, как правило, электрические. Они очень просты и удобны в работе. К ним относятся электрические плитки (до 400⁰С), водные и паровые (до 100⁰С), песчаные (до 400⁰С) и воздушные (до 300⁰С) бани, термостаты, сушильные шкафы и муфельные печи.

Бани – это электрические нагревательные приборы, в которых используется промежуточная среда (вода, пар, песок, воздух) для равномерного и стабильного подвода тепла при испытаниях материала и исключения его перегрева. Термостат представляет собой аппарат, обеспечивающий длительное поддерживание в своем объеме строго определенной температуры (погрешность до 0,1⁰С). В него можно поместить испытываемую пробу материала. Сушильный шкаф предназначен для сушки образцов при температуре до 350⁰С, которую устанавливают и поддерживают терморегулятором в необходимых пределах. Муфельные печи (до 900⁰С) используются для прокаливания или термообработки проб материала.

Лабораторная посуда и приборы из стекла и фарфора применяются практически при каждом лабораторном испытании. Это пикнометры, бюксы, эксикаторы, меры вместимости – мерные колбы, измерительные цилиндры, мензурки, пробирки, фарфоровая посуда. Погрешность измерения мерой вместимости равна половине цены деления шкалы.