Лабы

Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Учебно-методическое пособие для лабораторных работ

Электронное издание

Красноярск

СФУ

2013

УДК 624.015(07) ББК 38.3я73

С541

Составители: Карасев Михаил Степанович, Шевченко Валентина Аркадьевна, Василовская Галина Васильевна

С541 Строительные материалы: учебно-методическое пособие для лабораторных работ [Электронный ресурс] / сост. М.С. Карасев, В.А. Шевченко, Г.В. Василовская. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. – Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана.

В учебно-методическом пособии представлены методические указания для лабораторных работ по дисциплинам: «Строительные материалы», «Современные строительные материалы».

Предназначено для студентов строительных специальности 270800.04.62 «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций»

УДК 624.015(07) ББК 38.3я73

© Сибирский федеральный университет, 2013

Учебное издание

Подготовлено к публикации ИЦ БИК СФУ

Подписано в свет 3.04.2013 г. Заказ 625. Тиражируется на машиночитаемых носителях.

Издательский центр Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Тел/факс [phone]. E-mail [e-mail] http://rio.sfu-kras.ru

2

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель лабораторных работ по курсу «Строительные материалы» – овладение самостоя- тельными практическими навыками и знаниями по стандартным и нестандартным методам испытаний материалов.

Лабораторные работы проходят под руководством преподавателей и лаборантов кафедры. На первом занятии студенты проходят инструктаж по технике безопасности. При проведении групповых занятий преподаватель дает пояснения по каждому заданию работы, студенты изучают содержание и порядок выполнения работы, а затем приступают к их выполнению под наблюдением лаборантов. Полученные результаты студенты записывают в специальный журнал (тетрадь) лабораторных работ и делают выводы на основании сравнения полученных данных с ГОСТом и техническими условиями на материалы и изделия. По окончании лабораторной работы необходимо привести рабочее место в порядок. После выполнения всех лабораторных работ студент допускается к сдаче зачета и экзамена.

3

Лабораторная работа 1

ОБЩИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: изучение основных физических свойств строительных материалов.

Оборудование и материалы: образцы каменных строительных материалов правильной и неправильной формы разных размеров; сушильный шкаф; технические весы, весы для гидростатического взвешивания, сито № 02, парафин, электрическая плита, стакан из термостойкого стекла емкостью 500 мл, вода.

Задание 1. Определение истинной плотности

Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без учета пор. Определяют ее как отношение массы m материала, выражен- ной в г или кг, к его объему Va в абсолютно плотном состоянии:

р = m / Va, г/см³.

Для определения плотности каменного материала кусочки отобранной пробы материала сушат в сушильном шкафу при температуре 110±5º С до постоянной массы; затем их тонко измельчают и просеивают через сито № 02, имеющее 918 отв/см². Отвешивают 60 – 70 г порошка материала и небольшими порциями высыпают его ложечкой через воронку в мерный цилиндр, куда предварительно заливают 50 мл воды, до тех пор пока уровень жидкости в нем не поднимется до черты с делением 70 мл. Разность между конечным и начальным уровнями жидкости в мерном цилиндре показывает объем порошка, всыпанного в прибор. Остаток порошка взвешивают.

Плотность р, г/см³, материала вычисляют по формуле

р =( m – m 1) / V,

где m – навеска материала до опыта, г; m1 – остаток от навески, г; V – объем жидкости, вытесненной навеской материала ( объем порошка в цилиндре), см³.

Задание 2. Определение средней плотности

Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами). Среднюю плотность ро, г/см³ или кг/м³, вычисляют по формуле

ро= m / Ve,

где m – масса материала в воздушно-сухом состоянии, г, кг; Vе – объем материала в естественном состоянии, см³, м³.

4

В зависимости от вида материала (сыпучие, правильной и неправильной геометри- ческой формы) применяют различные способы определения средней плотности.

Определение средней плотности на образцах неправильной геометрической формы производят методом гидростатического взвешивания

(рис 1).

Рис. 1. Весы для гидростатического взвешивания 1 – сетчатый (перфорированный) стакан; 2 – сосуд со сливом для воды;

3 – стаканчик с дробью для уравновешивания массы сетчатого стакана в воде; 4 – разновесы

Сухой образец взвешивают на технических весах, затем покрывают тонким слоем расплавленного парафина и снова взвешивают. После этого его подвешивают на тонкой нити к коромыслу гидростатических весов и определяют массу образца в воде. Разница в массе образца на воздухе и в воде будет соответствовать объему испытуемого образца (по закону Архимеда).

Среднюю плотность образца вычисляют по формуле

ро = m / {[(m1 – m 2) – (m 1 – m)] / pп},

где m – масса сухого образца, г; m1– масса образца, покрытого парафином, г; m2 - масса образца, покрытого парафином, в воде, г; рп – плотность парафина, равная 0,93 г/см³.

Задание 3.Определение пористости

Пористость – степень заполнения объема материала порами. Величину

пористости материала вычисляют в процентах по формуле

П =[( р – ро) / р] · 100.

5

Задание 4. Определение водопоглощения

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

Для определения водопоглощения образцы материала высушивают до постоянной массы и погружают в воду на 48 ч или кипятят в течение 1 ч.

После водонасыщения образцы вынимают из сосуда с водой, обтирают влажной мягкой тканью и взвешивают.

Водопоглощение по массе и объему вычисляют в процентах по формулам:

Wm = [(mв – m с) / mс] · 100;

Wо = [(mв – m с) / Vе ] · 100;

Wо = Wm · ро.

где mс – масса образца в сухом состоянии, г; mв – масса образца в водонасыщенном состоянии, г.

Контрольные вопросы

1.Как изменяется средняя плотность материалов при увлажнении?

2.От чего зависит водопоглощение материалов?

3.Что называется теплопроводностью материала, и как она изменяется при увлажнении?

4.Что такое морозостойкость материалов, и от чего она зависит?

5. На какие группы делятся строительные материалы по огнестойкости?

6

Лабораторная работа 2

ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

Строительным гипсом (ГОСТ 125-82) называют воздушный вяжущий материал, состоящий из полуводного сульфата кальция (СаSO4·O,5Н2О), получаемого путем терми- ческой обработки при атмосферном давлении и температуре 140-160 ºС природного гипсо- вого камня с измельчением до или после обработки. Химическая реакция процесса:

СаSО4·2Н2О --------СаSО4· 0,5Н2О + 1,5 Н2О

При получении строительного гипса необходимо строго следить за температурой обжига сырья, так как при 200ºС двуводный гипс полностью отделяет кристаллизационную воду и постепенно переходит в безводный растворимый ангидрит, наличие которого в полуводном гипсе ухудшает строительные свойства вяжущего вещества.

Для оценки качества вяжущего от каждой партии гипса, подлежащей испытанию, отбирают пробу массой не менее 10 кг. При поставке гипса в мешках пробу отбирают из 10 мешков, примерно по 1 кг из каждого мешка. При поставке гипса навалом в вагонах пробу отбирают равными частями в начале, середине и в конце погрузки, при поставке его в автомобилях – от каждых 2 т отбирают по 1 кг. Пробу гипса тщательно перемешивают, затем квартованием от нее отбирают для испытаний массу около 5 кг.

Гипс строительный применяют для изготовления гипсовых и известково- гипсовых растворов при производстве штукатурных работ, а также для производства строительных деталей и изделий.

Цель работы: Определение свойств гипса.

Приборы и вспомогательные материалы: сферические чашки; лопатки;

прибор Вика; вискозиметр Суттарда; цилиндр мерный; песочные часы; сито №

02; секундомер; вода водопроводная (температура 20°С); строительный гипс; весы технические; металлические формы; гидравлический пресс.

Задание 1. Определение нормальной густоты гипсового теста

Определение нормальной густоты гипсового теста сводится к установлению количества воды (см³ на 100 г гипса), необходимого для придания ему определенной подвижности. Эти данные необходимы для

7

последующего определения предела прочности гипсового камня и сроков схватывания гипса.

Нормальная густота гипсового теста определяется с помощью вискозиметра Суттарда, который состоит из медного или латунного цилиндра, имеющего внутренний диаметр 5 см и высоту 10 см, и квадратного листового стекла со сторонами 24 см. Перед испытанием цилиндр и стекло увлажняют мягкой тканью, смоченной в чистой воде (рис 2).

Рис. 2. Вискозиметр Суттарда:

1 - цилиндр; 2 - стеклянная пластинка; 3 - концентрические окружности

При определении густоты гипсового теста готовится смесь гипса с водой в количестве, достаточном для заполнения цилиндра. Для этого отвешивают 300 г гипса и, добавляя его постепенно к воде, быстро размешивают в течение 30 с до получения однородного теста. Затем быстро выливают массу в цилиндр, поставленный на стекло, и ножом сравнивают поверхность гипса с

краями цилиндра (на это затрачивается не более 15 с).

Резким вертикальным

движением поднимают

цилиндр на высоту 15 – 20

см,

тесто

разливается

на стекло в конусообразную

лепешку,

величина

которой

обусловливается

консистенцией теста.

Требуемой густотой обладает

тесто,

которое дает

лепешку диаметром (180 ±5)

мм.

Если тесто

расплывается

в лепешку

диаметром менее (180 ± 5) мм,

испытание повторяют,

увеличивая количество

воды затворения, если диаметр лепешки более (180 ± 5) мм –

коли- чество воды

затворения уменьшают.

Нормальная густота гипсового теста выражается

числом см³ воды, приходящейся на

100 г гипса. Полученные результаты

заносят в табл. 1.

Таблица 1

№

Масса гипса, г

Масса воды,

мл

Диаметр лепешки,

Водопотреб-

п/п

см

ность, %

1.

2.

8

Задание 2. Определение предела прочности при изгибе и сжатии гипсового камня

Для определения предела прочности гипсового камня при изгибе и сжатии изготов- ляют из гипсового теста три образца-балочки размером 40х40х160 мм. Для этого берут 1,0 кг гипса, засыпают его в чашу с водой,

взятой в	количестве, необходимом для получе- ния	теста нормальной
густоты.	После этого смесь интенсивно перемешивают	в течение 1-2 мин

ложкой до получения однородного теста, которое затем немедленно заливают в металлические формы, предварительно слегка смазанные маслом. Отсеки формы заполняют одновременно, для чего чашу с гипсовым тестом все время водят над формой, заливая тесто тонкой струей. Для удаления вовлеченного воздуха после заливки форму встряхивают 5 раз, для чего ее поднимают за торцевую сторону на высоту от 5 до 10 мм и отпускают. После наполнения формы поверхность образцов сглаживают. Через (15 ± 5) мин после конца схватывания образцы извлекают из формы и осматривают. Грани образцов-балочек, прилегающие при испытании к плитам пресса, должны быть параллельными и не иметь отклонения от плоскости более чем на 0,5 мм (рис 3).

Три образца-балочки испытывают через 2 ч после затворения гипса.

Рис. 3. Испытание половинок 6алочек на сжатие:

а - пластинки; б - схема испытания; 1 - пластинки; 2, 4 - плиты пресса; 3 – образец

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний 3 образцов и данные заносят в табл.2. Полученные шесть половинок балочек испытывают на сжатие. Каждую половинку помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок прилегали к торцевой гладкой стенке образца. Образец вместе с пластинками подвергают сжатию на прессе. Предел прочности отдельного образца вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки на

9

рабочую площадь пластины, равную 25 см². Предел прочности при сжатие вычисляют как среднее арифметическое результатов 6 испытаний и данные заносят в табл. 3.

			Таблица 2
	№	Предел прочности при изгибе
	п/п
		Показания прибора, МПа	Среднее значение
	1
	2
	3

Вывод. По пределу прочности на изгиб марка гипса _______________

Таблица 3

		Предел прочности при сжатии
№
	Показание мано-		Разрушающая	Предел прочности при
п/п		метра, кН	нагрузка, Н	сжатии, МПа
1
2
3
4
5
6
Средняя величина Rсж = ___________МПа.
Вывод.		По пределу прочности при сжатии марка гипса __________
Задание 3.		Определение сроков схватывания гипсового теста

Определение сроков схватывания гипсового теста производится с помощью стандартного прибора Вика (рис 4).

Рис. 4. Прибор Вика (а) и приспособления к нему (б-г):

1 - станина; 2 - стержень; 3 - шкала; 4 - игла; 5 - пестик; 6 - указатель; 7- винт; 8 -кольцо; 9 - стеклянная пластина

10