Определение физических и механических свойств строительных материалов

Определение физических и механических свойств строительных материалов

Целью работы является определение физических и механических свойств строительных материалов, ознакомление с методами их испытания в соответствии с требованиями ГОСТ.

Строительные материалы и конструкции воспринимают те или иные нагрузки и подвергаются воздействию окружающей среды. Поэтому строительные материалы должны обладать комплексом определенных показателей свойств, например, достаточной прочностью, способностью сопротивляться физическим и химическим воздействиям среды: воздуха и содержащихся в нем паров и газов, воды и растворенных в ней веществ, колебаниям температуры и влажности, совместному воздействию воды и мороза и т.п.

Важнейшими свойствами строительных материалов, определяющими их долговечность и надежность, являются физические и механические свойства.

Физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим воздействиям окружающей среды.

1) удельные характеристики состояния и структурные характеристики (истинная плотность, средняя плотность, насыпная плотность; общая, открытая и закрытая пористость);

2) свойства материалов по отношению к действию воды или гидрофизические свойства (влажность, водопоглощение и другие), а также к одновременному действию воды и мороза (морозостойкость);

3) свойства материалов по отношению к действию тепла или холода, т.е. теплофизические свойства (теплопроводность, теплоемкость, огнеупорность, огнестойкость и другие).

Механические свойства строительных материалов характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или деформирующему воздействию внешних сил или внутренних напряжений.

Механические свойства разделяют на деформативные (упругость, пластичность и другие) и прочностные (пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании; ударная прочность или сопротивление удару; сопротивление истиранию).

Результаты определения истинной плотности с помощью объёмомера Ле-Шателье

Определение истинной плотности материала с помощью пикнометра. Для этого используют предварительно высушенную и измельченную пробу около 30 г. Ее разделяют на две части. Каждую часть засыпают отдельно в заранее высушенный и взвешенный пикнометр. Затем определяют массу пикнометра с материалом.

В пикнометр заливают дистиллированную воду, примерно на 1,5…2 см выше уровня материала, ставят на водяную или песчаную баню в наклонном положении и кипятят в течение 15…20 минут для удаления пузырьков воздуха.

После этого пикнометр охлаждают до комнатной температуры, доливают водой до метки (по нижнему мениску), вытирают и взвешивают с погрешностью до 0,01 г. Пикнометр освобождают от содержимого, промывают и заполняют дистиллированной водой до риски и снова взвешивают.

Истинную плотность материала вычисляют по формуле

где

- масса пикнометра с порошком, г;

- масса пустого пикнометра, г;

- масса пикнометра с дистиллированной водой, г;

- масса пикнометра с порошком и дистиллированной водой, г;

- плотность воды (принимается равной 1 г/см³).

Результаты определения истинной плотности с помощью пикнометра

Истинную плотность вычисляют как среднее арифметическое двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 г/см³.

Пористость (общая)

- степень заполнения материала порами:

где

- объем пор в материале;

- объем материала в естественном состоянии.

Открытая пористость

определяется как отношение суммарного объема пор, насыщающихся водой,

к объему материала

, т.е.

Для определения общей пористости существует экспериментальный и экспериментально-расчетный способ. Экспериментальный (прямой) способ основан на замещении порового пространства в материале сжиженным гелием и требует сложной аппаратуры для испытаний.

Экспериментально-расчетный метод определения пористости использует найденные опытным путем значения истинной плотности материала

и его средней плотности

в сухом состоянии.

Открытую пористость

(%) определяют по формуле

где

- объемное водопоглощение материала, % (см. п. 1.6).

Результаты вычислений пористости материала заносят в табл. 7.

Влажность материала характеризуется тем количеством воды, которое содержится в порах и адсорбировано на поверхности образца.

где

- масса влажного образца, г;

- масса сухого образца, г.

Влажность бетона определяют по образцам или пробам, полученным дроблением образцов после их испытания на прочность. Размер кусков после дробления должен быть не больше 5 мм. Путем квартования отбирают пробу 100 г, которую сушат при температуре (105±5)°С до постоянной массы. Чтобы установить в процессе высушивания достижение пробой постоянной массы, производят взвешивания не менее чем через 4 часа. Массу считают постоянной, если разница между повторными взвешиваниями оказалась не более 0,1 %.

Водопоглощение - это способность материала впитывать и удерживать в порах воду.

Определяют водопоглощение по массе и объему.

Водопоглощение по массе

(%) вычисляют по формуле

где

- масса насыщенного водой образца, г;

- масса сухого образца, г.

Водопоглощение по объему

(%), - степень заполнения объема материала водой, характеризующую в основном его открытую пористость:

где

- объем образца, см³;

- плотность воды, равная 1 г/см³;

- средняя плотность материала, г/см³.

Испытание производят на образцах в виде кубов с ребром 100 или 150 мм или в виде цилиндров, имеющих такие же диаметр и высоту. Допускается определение водопоглощения материала на образцах, имеющих неправильную геометрическую форму и массу не менее 200 г. Образцы высушивают до постоянной массы, а затем помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. При этом образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной. Температура воды в емкости должна быть (20±2)°С.

Образцы взвешивают через каждые 24 ч насыщения водой с погрешностью не более 0,1 г. При каждом взвешивании образцы, вынутые из воды, предварительно вытирают отжатой влажной тканью. Массу воды, вытекшую из пор образца на чашку весов, следует включать в массу насыщенного образца. Насыщение водой производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 г.

Водопоглощение материала определяют также методом кипячения образцов. При этом образцы кипятят в сосуде с водой. Объем воды должен не менее чем в два раза превышать объем установленных в нем образцов. После каждых 4 ч кипячения образцы охлаждают в воде до комнатной температуры, обтирают влажной отжатой тканью и взвешивают. Испытание производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %.

Расчет водопоглощения ведут по указанным выше формулам. Результаты опытов заносят в табл. 9.

1. Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): Учебное пособие. – М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.

2. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств строительных материалов: учебное пособие. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.

3. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В.Оценка качества строительных материалов / Под ред. К.Н. Попова. - М., Изд-во АСВ, 1999.

4. И.А. Рыбьев,Строительное материаловедение - М. Высшая школа, 2002.

Определение физических и механических свойств строительных материалов

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: