Лабараторные работы(практикум)

меров образца и максимального разрушающего усилия, действующего

на него. Одна из плитпресса должна иметь шаровую опору.

Предел прочности при растяже-

нии определяют для таких строитель-

ных материалов, как металлы, древеси-

на, пластмассы, рулонные кровельные

материалы. Образцы испытаний изго-

тавливают в виде стержней, лопаток,

полос. Их форму и размеры определяют

по соответствующим стандартам на ис-

пытываемые материалы.

У

Предел прочности при растяжении в

МПа вычисляют по формуле Т

Рис. 1.5. Схема испытания

Н,

на растяжение:

F

а металла (арматурной

R

р

(1.17)

стали); б пластмасс;

Ао

в кровельных рулонных

Б

материалов

где F разрушающая нагрузка, Н;

Ао – первоначальная площадь попе-

речного сечения образца, мм2.

й

Предел

прочности п и

астяжен

вычисляют как среднее

и

арифметическое значение испытаний трех образцов.

Предел

прочности п и изгибе определяют на образцах-

р

балочках (природные и искусственные каменные материалы, древе-

сина) или на го овых изделиях-образцах (кирпич). Нагрузка на об-

о

разец передается в одной или двух точках по всей ширине образца.

Одна из опор, на

которуюопирается образец при испытании, долж-

на быть шарн рной (подвижной), другая – неподвижной. Схема ис-

пытаний на и

приведена на рис. 1.6.

гиб

з

о

п

е

Рис. 1.6. Схема испытания на изгиб образцов-балочек:

Р

а при одной сосредоточенной нагрузке; б при двух сосредоточенных нагрузках,

расположенных симметрично оси балочки

21

Предел прочности при изгибе в МПа вычисляют по формулам: при одном сосредоточенном усилии для образца-балочки прямо-

угольного сечения (рис. 1.6 а)

Rи =

3F

;

(1.18)

2bh2

У

при испытании образца-балочки прямоугольного сечения по

схеме (б) (рис. 1.6 б)

Н

Rи =

F

,

(1.19)

bh2

Т

где F – разрушающее усилие, Н;

й

расстояние между опорами, мм;

b, h – ширина и высота поперечного сечения балочки, мм.

вычисляют

какБсреднее арифмети-

Предел прочности при изгибе

ческое значение испытаний трех образцов.

р

я

Задан

Приборы

Задание 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ

т

ПРИ СЖАТИИ

3. Линейкаимерительная.

и материалы

з

1. Искусственный камень – бетон.

о

2. Природный матер ал – древесина.

п

4. Штангенциркуль.

5. Пресс гидравлический.

Р

Методика испытаний

Образцы-кубы из бетона с ребром 100 мм очищают мягкой щет-

екой или тканью, и определяют геометрические размеры поверхно-

стей, соприкасающихся с плитами пресса. Нагрузка на образцы пе-

22

редается в направлении, перпендикулярном формованию при изго-

товлении образцов.

Образцы из древесины размерами 20х20х30 мм испытывают в на-

правлении, параллельном волокнам древесины. Замеряют поперечные

размеры образцов с помощью штангенциркуляс точностью до0,1 мм.

Образцы устанавливают в центре нижней плиты пресса, затем

подводят верхнюю плиту. Выбирают шкалу силоизмерителя пресса

так, чтобы значение максимальной разрушающей нагрузки находи-

лось в интервале (20…80) % максимально допускаемой выбранной

шкалы.

Убедившись в правильности установки образца, включают насосУ

пресса и дают на образец нагрузку. Скорость увеличения нагрузки

должна быть(0,1…1)МПа всекунду. ПринаибольшемусилииТвмомент

разрушения образца стрелка силоизмерителя останавливается, а затем

начинает двигатьсяобратно. Этот моменти следует зафиксировать.

Н

Каждый материал испытывают на трех образцах. За окончатель-

ный результат принимают среднее арифметическое трех образцов.

Вычисление предела прочности

сжатииБпроводят по форму-

ле (1.16).

Результаты спытаний

Результаты испытаний

в табл. 1.7.

при

р

Т а б л и ц а 1.7

Резуль а ы испытаний на сжатие

заносят

т

Размеры

Площадь

Предел проч-

Наи

е

№ об-

ности при

материал ив разцов

поперечного

поперечного2

сжатии, МПа

з

сечения, мм

сечения, мм

частн.

средн.

Бет н (искус-

1

ственный ка-

2

менован

3

м нь)

Др весина

1

е

п

2

3

Р

23

Заключение

Сделать анализ полученных результатов.

Задание 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАРНОЙ ПРОЧНОСТИ

(СОПРОТИВЛЕНИЯ УДАРУ)

Ударная

прочность определяется для

материалов, которые в процессе эксплуата-

ции в конструкциях подвергаются динами-

ческим

нагрузкам (полы промышленных

Н

зданий, дорожные покрытия). ИспытанияУ

проводят на образцах-цилиндрах

диамет-

Б

ром и высотой 20…30 мм на специальномТ

копре Педжа (рис. 1.7).

Прибор состоит из массивной металли-

стальной

ческой опоры, переходящей внизу в нако-

вальню. На опоре вертикально закреплены

и

две направляющие цилиндрические штан-

ги, по которым движется, свободно пере-

р

груз (баба) массой 2 кг.

мещаясь,

По об азцу, установленному в центре на-

высоты

10, затем 20 мм и так далее через

ковальни, п оизводят удар бабы через под-

баб к, имеющий внизу сферическую по-

т

верхн сть диаметром 10 мм.

и

Удары по образцу проводят вначале с

10 мм до разрушения образца.

обра

Ударная прочность оценивается по ве-

личине работы W (в Дж), затраченной на

п

разрушение единицы объема (в см3) мате-

з

риала. Вычисление проводят по формуле

Рис. 1.7. К пер Педжа для

ис ытания цилиндриче-

W

1 2 ...(n i m q

ских

зцов на удар:

Ry

,

(1.20)

Р

1 – стальная наковальня;

V

V

2 – направляющие ци-

линдрические штанги;

где m – масса стального груза, кг;

3 – стальной груз (баба);

n –

порядковый номер удара,

разру-

е

4 – подбабок; 5 – образец

шившего образец;

24

V – объем образца, см3;

q – ускорение свободного падения, q = 9,81, м/с2.

За результат испытаний принимают среднее арифметическое

трех определений.

Приборы и материалы

У

1. Гипсовый камень (искусственный).

2. Образцы-цилиндры диаметром и высотой 20…30 мм.

3. Копер Педжа.

Н

4. Штангенциркуль.

Б

Т

Методика испытаний

Замеряют диаметр и высоту образца-цилиндра, устанавливают

й

его в центре наковальни, прижимают подбабком и проводят удар

бабы с высоты 10 мм, затем с высоты 20 мм и так далее, увеличи-

и

вая высоту на 10 мм до тех пор, пока образец не разрушится.

Ударную прочность вычисляют по формуле (1.20).

р

Результаты спытаний

о

Результаты испытаний зан сят в табл. 1.8.

т

Т а б л и ц а 1.8

и

Резуль

а ы

спытаний на

ударную прочность

Наиме-

Размеры

Номер уда-

Ударная

п

№

Объем

прочность,

2

образца, см образ-

ра, разру-

Дж/см3

н вание

б-

е

мате-

разца

диа-

вы-

ца, см3

шившего

риала

метр

сота

образец

частн.

средн.

о

Р

1

3

25

Заключение

Сделать анализ полученных результатов

Задание 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИРАЕМОСТИ

ИСКУССТВЕННЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Истираемость – способность материала сопротивляться дейст-

вию истирающих сил. Под действием этих сил происходит умень-

шение материала в объеме и по массе. Материалы, подвергающиеся

этому испытанию, применяют для устройства полов,

лестничных

Н

ступеней, тротуаров и др. К ним относятся бетоны, природныеУка-

менные материалы, материалы на основе полимеров для полов и др.

Б

Образцы для испытания на истираемость должны иметьТпра-

вильную геометрическую форму (кубы с ребром 50…70 мм).

Приборы и материалы

1. Лабораторный круг истирания (ЛКИ).

2. Весы технические.

3. Штангенциркуль.

истираемость образцы высушивают в су-

Перед испытанием на

4. Образцы-кубы с реб ом 70 мм. й

разца, которая будет подвергаться испытанию.

Методикаииспытаний

шильном шкафу,

взвешивают

мость проводят на специ-

, измеряют площадь поверхности об-

о

и

Испытание на истирае-

альном оборудовании

–

з

круге истирания (рис. 1.8)

в виде чугунного диска 1,

вращающегося на

верти-

кальной оси от электро-

Р

Рис. 1.8. Машина ЛКИ для определения исти-

двигателя 2

со

скоро-

п

стью 22 об/мин. Количест-

раемости каменных материалов:

1 – счетчик оборотов; 2 – диск; 3 – груз;

во оборотов

фиксируется

4 – образец; 5 – шлифовальный порошок

имеющимся счетчиком.

С

е

помощью специального приспособления 3 два образца 4 прижима-

26

ются к поверхности круга с силой 6 Н на 1 см2 площади образца.

Над диском на станине укреплены два бачка 5 для автоматической

подачи истирающего порошка (наждак или корунд крупностью

около 0,5 мм). Расход порошка должен быть 20 г/мин.

После 500 м пути (250 оборотов), проделанного по диску, круг ав-

томатически отключается, образцы вынимают из обоймы, очищают

от пыли, взвешивают, а затем снова вставляют в захваты, повернув

на 90 в горизонтальной плоскости, и продолжают испытывать.

У

После 250 оборотов диска образцы снова взвешивают.

Общий путь образца при испытаниях составляет 1000 м.

Истираемость в г/см2 вычисляют по формуле

Н

m m1

Б

Т

И

А

,

(1.21)

Результаты

спытаний

где m и m1 масса образца соответственно до и после истирания, г;

А площадь истирания, см2.

принимают

За окончательный результат

среднее арифметическое

определений, полученных на двух образцах.

о

Результаты испытаний зан сят в табл. 1.9.

р

Т а б л и ц а 1.9

Резуль а ы испытаний на истираемость

з

т

Образцы

Определен я

Среднее

Площадь

2

1

2

и

Масса бра

ца в г

п

до испытания

сле ис ытания

е

истирания, см2

Р

Истираемость, г/см

Заключение

Сравнить величину истираемости испытанного материала с этим показателем для других материалов.

27

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1.Какоеразличиемеждуистинной, среднейинасыпнойплотностью?

2.Как определить истинную плотность строительного материала?

3.Почему измельчают материалы при определении истинной плотности?

4.Как определить пористость материала? У

5.Как определить водопоглощение материала?

6.На какие свойства и в какой степени влияет пористостьТ?

7.Как определить насыпную плотность сыпучих материалов?

8.Как определить пустотность сыпучих материаловН?

9.Как рассчитать закрытую пористость материала?

10.Что такое прочность материала и чем она характеризуется?

11.На каких образцах и как определить пределБпрочности при сжатии?

12.На каких образцах и как определить ударную прочность?

13.Как определить истираемость материаловй?

14.Как рассчитать водопоглощение по объему, зная водопоглощение по массе?

Лирт е а т у р а

1.П о п о в К.Н., К а д д о М.Б., К у л ь к о в О.В. Оценка

качества строительных мате иал в. М.: Ассоциация строительных вузов, 1999. С. 236то.

2.П о п оив Л.Н. Лаб рат рные испытания строительных материалов и издел й. – М.: Высш. школа, 1984. – 165 с.

Ла б о р а р н а я р а б о т а № 2из

		о
		п	Цель работы
	е
		1. Изучить коллекции природных каменных материалов и основ-
	Р	ных ородообразующих минералов.
		2. Ознакомиться с нормативной литературой, методами, приборами

и оборудованием по определению физико-механических и декоратив- но-отделочных свойств горных пород. Научиться визуально распознавать породы похарактерным петрографическим особенностям.

28

3. Определить физико-механические и декоративно-отделочные свойства горных пород.

2.1. Вопросы для подготовки к выполнению лабораторной работы

	1. Чтопредставляет собой горнаяпорода; чтоназывают минералом?
	2. По каким признакам классифицируют горные породы?									У
	3. Привести генетическую классификацию горных пород.
	4. Технологическая классификация горных пород.
								Н
	5. Классификация горных пород по долговечности.
	6. Основные породообразующие минералы изверженных, оса-
	дочных и метаморфических горных пород.								Т
	7. Какие строительные материалы и изделия получают из горных
	пород?						й
	8. Архитектурно-строительная классификация материалов из гор-
	ных пород.					и			минераль-
	9. Какие горные породы применяют для изготовленияБ
	ных вяжущих веществ?			текстура
	10. Что такое фактура,						структура?
			о
		2.2. Задания			лабо аторной работе
			т
	Задание 1. Классификация нескольких видов горных пород и
	описание их породо бразующих минералов.
	Задание 2. Определение средней плотности горной породы на
		з
	образцах неправ льной геометрической формы.
	Задание 3. Определение истинной плотности и пористости гор-
	о
	ных п род.
	Задание 4.иОпределение предела прочности при сжатии горной
	п
	р ды.
	Задание 5. Определение предела прочности при одноосном рас-
	тяжении утем раскалывания.
Р	Задание 6. Определение твердости горных пород пошкале Мооса.
	Задание 7. Определение истираемости горных пород.
	Задание 8. Изучение декоративно-отделочных (эстетических)
есвойств образцов из различных горных пород.
										29

		2.3. Общие сведения о природных каменных материалах
		К природным каменным материалам относят строительные
	материалы, получаемые из горных пород путем механической об-
	работки (дробления, раскалывания, распиливания, шлифования,
	плавления). Эти материалы практически полностью сохраняют фи-
	зико-механические и технические свойства горной породы, из кото-
	рой они изготовлены.
		Горная порода представляет собой агрегат (механическое соче-
	тание) минералов в земной коре,								образовавшихся под влиянием
	одинаковых условий.								Н		У
		Минералами называют природные или искусственно получен-
	ные соединения химических элементов, однородные по химическоТ-
	му составу, строению и физическим свойствам. Природные минера-
	лы образуются в результате сложных физико-химических процес-
									й
	сов, происходящих на поверхности или в глубине земли.
		Горные породы представляют собой сочетание разных минера-
							и
	лов и могут быть моноили полиминеральнымиБ. Их разделяют по
	трем характерным признакам:
						р
		1) происхождению (генетическая класс фикация);
		2) методам обработки (технолог						ческая классификация);
	шиеся в резуль а е медленного затвердевания сложного природно-
		3) долговечности.
		По происхождению г ные по оды делят на три генетических
	группы:				т
		1. Изверженные (магма ические, или первичные) – образовав-
			з
	го силикатного расплава – магмы в толще земной коры или на ее
	поверхности. К н м относятся: гранит, диорит, сиенит,									габбро, ба-
		порф		ры, трах ты, пемза, вулканические пеплы и др.
	зальт,
		2. Осад чныеи(вторичные) – образовавшиеся на поверхности
	земли, на дне морей, озер и рек из продуктов разрушения ранее су-
	ществ вавших горных пород и остатков организмов. К ним отно-
де
	сятся: известняки, доломиты, песчаники, травертин, ракушечник,
Р	ги совый камень, ангидрит, пески, гравий и др.
	п3. Метаморфические (видоизмененные) – образовавшиеся путем

п р кристаллизации изверженных или осадочных горных пород под йствием высокой температуры и давления в земной коре. К ним

относятся: мрамор, кварцит, сланцы, гнейсы, магматиты и др.

30