Лабы

Лабораторнаяработа№12

ИСПЫТАНИЯ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ

Цель работы: научиться отличать по внешнему виду классы арматуры; определение фактических характеристик стали: временного сопротивления разрыву и относительного удлинения при разрыве; сопоставление полученных результатовстребованиямиГОСТ.

Оборудование и материалы: образцы горячекатаной стержневой арматуры класса А-1, А-11 (А-300), А-111(А-400); образцы сварных соединений; штангенциркуль; испытательнаямашина; лабораторныевесы.

В строительных конструкциях сталь подвергается различным видам механического воздействия: растяжению, сжатию, удару. Поэтому при расчете строительных конструкций необходимо иметь механические характеристики стали, определяемые по результатам испытаний образцов стали на растяжение, твердостьиударнуювязкость.

Для определения марки стали изготовленные образцы испытывают на растяжение до разрыва. При этом определяют основные механические характеристики стали: предел текучести, прочности при растяжении, относительноеудлинение.

Для испытания стали на растяжение используют цилиндрические и плоскиеобразцы, изготовленныепутеммеханическойобработки.

Задание1. Определение начальной площади поперечного сечения образцов

Начальную площадь поперечного сечения образцов арматуры периодическогопрофиляFо, мм2, вычисляютпоформуле

F0 = m , pl

гдет - массаиспытуемогообразца, кг; l - длинаиспытуемогообразца, м; р - плотностьстали, 7850 кг/м3.

Для гладких стержней образцов круглого сечения площадь поперечного сечения определяют измерением диаметра по длине образца в трех сечениях: в середине и по концам рабочей длины; в каждом сечении в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Площадь поперечного сечения образца вычисляюткаксреднююарифметическуювеличинуэтихшестиизмерений.

71

Задание2. Определение марки строительной стали

Полная длина образца арматуры выбирается в зависимости от рабочей длиныобразцаиконструкциизахватаиспытательноймашины.

Рабочаядлинаобразца(lo) должнасоставлять:

дляобразцасноминальнымдиаметромдо20 мм– неменее200 мм; дляобразцасноминальнымдиаметромсвыше20 мм– неменее10 d. Перед испытанием образец на длине, больше рабочей длины образца, размечается на n равных частей при помощи меток, наносимых делительной машиной, иликерном. Расстояниемеждуметкамидляарматурыдиаметром

10 мм и более не должно превышать величину d и быть кратным 10 мм. Для арматуры диаметром менее 10 мм расстояние между метками принимается равным10 мм.

Сталь на растяжение испытывают на разрывных машинах различного типа. Передиспытаниемобразецзажимаютвзахватахиспытательноймашины, центрируютегоипроизводятплавноенагружениедоразрыва. Принагружении отмечают нагрузку, при которойобразец растягивается «течет» без увеличения нагрузки. Поэтойнагрузкевычисляютпределтекучести σт (МПа) поформуле

sт = Pт ,

F0

гдеРт – наименьшаянагрузка, прикоторойобразецдеформируетсябез заметногоувеличениянагрузки, Н;

Fо – начальнаяплощадьпоперечногосеченияобразца, мм2. Временноесопротивлениеразрыву σв (МПа) вычисляютпоформуле

sв = Pmax ,

F0

гдеРmax – напряжение, соответствующеенаибольшейнагрузке, предшествующейразрушениюобразца, Н;

F0 – начальнаяплощадьпоперечногосеченияобразца, мм2 .

После испытания части образца тщательно складывают вместе, располагая их по прямой линии. От места разрыва в обе стороны откладывают поl0/2 интерваловизамеряютконечнуюрасчетнуюдлину.

Величинуотносительногоудлинения δ (%) вычисляютпоформуле

d = lк − l0 ×100, l0

гдеl0 – расчетнаядлинаобразца; lк – конечнаярасчетнаядлина.

В зависимости от величины начальной расчетной длины образца к букве добавляют индекс. Например, при начальной расчетной длине, равной 5d, - δ5 ,

при100 мм– δ100 .

Полученные характеристики сравнивают с нормативными данными для классасталиобразца(табл. 15).

72

				Таблица15
		НормативныеданныеГОСТ5781-82
	Класс	Предел	Временноесопротивление	Относительное
		текучести	разрыву σ В , МПа	удлинение
	арматуры	σ Т , МПа		δ ,%
			неменее
	А-I (А-240)	235	373	25
	А-II (А-	295	490	19
	300)
	А-III (А-	390	590	14
	400)

Взаключенииработыделаютвыводосоответствиихарактеристикстали испытуемогообразцатребованиямГОСТ.

Контрольные вопросы

1.Как определяют номинальный диаметр стержней периодического профиля?

2.Какимвидамиспытанийподвергаютстержневуюарматуру?

3.Какая нагрузка фиксируется при определении предела текучести и при определениивременногосопротивлениярастяжению?

4.Какрассчитываютотносительноеудлинениеарматурыприрастяжении?

5.Дайтеопределениепонятияпределатекучести.

6.По каким механическим характеристикам определяют марку арматурной стали?

73

Лабораторная работа 13

ИСПЫТАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

Битумные и дегтевые вяжущие материалы представляют собой сложные смеси углеводородов и их неметаллических производных, которые при

нагревании размягчаются, а при охлаждении вновь становятся вязкими или твердыми. Ониимеютчерныйилитемно-коричневыйцвет, поэтомуихнередко называютчернымивяжущими. Битумыделятнаприродныеинефтяные.

Природные битумы – это твердые вещества или густые жидкости, образовавшиеся при естественной перегонке нефти. В чистом виде в природе встречаются довольно редко, гораздо чаще встречаются природные битумы, пропитывающие горные породы.

Нефтяные битумы – твердые или полутвердые вещества, получаемые из нефти после температурной отгонки более легких фракций (моторное топливо, мазуты, масла).

Битумы и дегти отличаются водостойкостью, водонепроницаемостью, стойкостью против действия кислот и щелочей, способностью сцепляться с деревом, каменными материалами, металлами. Их используют для изготовления следующих материалов: асфальтовых и дегтевых мастик, растворов и бетонов; битумных и дегтевых кровельных и гидроизоляционных материалов; битумныхидегтевыхлаков.

Битумные строительные материалы долговечнее дегтевых, которые в условиях атмосферных воздействий быстрее изменяют свой состав и свойства. Встроительствеприменяютследующиенефтяныебитумы: дорожныежидкиеи вязкие, изоляционные, кровельные, строительные.

Битумы нефтяные жидкие и вязкие применяются в качестве вяжущего материалапристроительстведорожныхпокрытийиоснований.

Битумы изоляционные используют для изоляции трубопроводов от грунтовойкоррозии.

Битумы кровельные (пропиточные и покрывные) применяют для производствакровельныхматериалов(пергамин, рубероид).

Битумы строительные применяются для строительных работ в различных отраслях.

Дегти каменноугольные дорожные применяют в качестве вяжущего материаладлядорожно-строительныхработ.

В основу деления нефтяных битумов на марки положена глубина проникания (пенетрация) в них иглы пенетрометра под действием груза в

74

течение 5 с при 25º С. Важным свойством битумов является их температура размягчения, которая определяется на приборе «кольцо и шар». Растяжимость битума определяется на дуктилометре и выражается в см. Температура размягчения, пенетрация и растяжимость связаны между собой. Твердые битумы с малой глубиной проникания иглы имеют высокую температуру размягченияималуюрастяжимость, т. е. являютсяхрупкими; битумыснизкой температуройразмягчениямогутсильнорастягиваться.

Цель работы: освоить методику испытаний органических вяжущих веществнасоответствиетребованиямГОСТ.

Приборы и материалы: пенетрометр с иглой; чашка металлическая пенетрационнаясвнутреннимдиаметром55 ± 2 мм, высотой35 ± 2 мм (при испытании битумов с пенетрацией до 250 ° П) или 60±2 мм (при

испытании битумов с пенетрацией более 250 ° П); масса подвижной части с иглой – 100 г; термостат водяной с терморегулятором; термометры ртутные стеклянные; сосуд стеклянный или металлический плоскодонный вместимостью не менее 1 л; чашка фарфоровая или металлическая для расплавления битума; стеклянная палочка для перемешивания; секундомер; бензинилидругойрастворитель.

Задание1. Определение глубины проникания иглы

Сущность определения заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в испытуемый образец битума при заданных нагрузках, температуреивремени.

Рис1.. Прибордляопределенияглубиныпроникновенияиглывбитум (пенетрометр)

1 - подставка; 2 - винт; 3 - столик пенетрометра; 4 - зеркало; 5 - иглодержатель; 6 - стопорная кнопка; 7 - плунжер, верхняя часть иглодержателя; 8 - кремальера; 9 - циферблат; 10 - металлический штатив

75

Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха. Затем заливают в металлическую чашку цилиндрической формы так, чтобы поверхностьегобыланеболее чемна 5 ммнижеверхнегокраячашки. После охлаждения битума на воздухе чашку с содержимым помещают в водяную баню с температурой воды 25 ºС, высота слоя которой над битумом должна быть не менее 100 мм. Через 60 мин чашку с образцами вынимают и помещают в кристаллизатор с водой, имеющей температуру 25 ºС. Кристаллизатор ставят на стол пенетрометра и подводят острие иглы к поверхности битума так, чтобы игла только слегка касалась ее. Доводят кремальеру до верхней площадки стержня, несущего иглу, и устанавливают стрелку на нуль или отмечают ее положение. Включают секундомер и нажимаюткнопкуприбора, даваяиглесвободновходитьвиспытуемыйобразец в течение 5 с. После этого отмечают положение стрелки циферблата и определяютглубинупрониканияиглывбитум.

Определение повторяют не менее трех раз в различных точках поверхности образца. После каждого погружения иглу вынимают из гнезда, очищаютот битума тканью, смоченнойбензиномилидругимрастворителем, и насухо вытирают. За величину глубины проникания иглы (пенетрации) принимают среднее арифметическое из трех определений. Глубину прониканияиглыпри 0 ºСопределяютподнагрузкой 200 г втечение 60 с.

Результаты определений заносятвтабл. 1.

				Таблица 1
		Определение
Наименование показателей
	1		2		3
Глубинапрониканияиглывбитум:
в градусах
в миллиметрах

Задание 2. Определение температуры размягчения по « кольцу и шару»

Для определения температуры размягчения применяется прибор, состоящий из трех металлических круглых полочек, скрепленных на определенных расстояниях друг от друга проходящими через них и прикрепленнымикнимстержнями. Всреднейполочкеимеетсядваотверстия, в каждое устанавливается латунное кольцо с внутренним диаметром 15,88, толщинойстенок 2,38 ммивысотой 6,25 мм.

76

Рис. 2. Прибор «Кольцо и шар» для определения температуры размягчениябитума

1 - стеклянныйсосуд; 2 - термометр; 3 - стандартнаяподставка; 4 - кольцоишар; 5 - начальноеположениешарадонагрева; 6 - газовая горелка; 7 - штатив; 8 – поло- жениешаравмоментнагрева.

Термометр устанавливается так, чтобы конец ртутного резервуара был на одном уровне с нижней поверхностью битума в кольце. Подготовленный расплавленный битум наливают с некоторым избытком в латунные кольца, установленные на пластинку, смазанную смесью талька и глицерина. После охлаждения колец с битумом на воздухе в течение 20 мин избыток битума гладко срезают нагретым ножом вровень с краями колец. На поверхность битума по центру помещают стальной шарик. Прибор ставят в стакан, наполненный водой, а стакан – на электрическую плиту и начинают подогревать со скоростью 5 ± 0,5 ºС в минуту. Битум в кольце начинает размягчаться, шарик посте- пенно погружается в него и , наконец, шарик в битуме коснется нижней полочки. Температура, при которой это произойдет, принимается за температуру размягчения битума и равна среднему арифметическому значению двух параллельных определений. Для битумов с температуройразмягчениявыше 100 ºСвстакансводойдобавляютглицерин.

Результатыопределений заносят в табл. 2.

Таблица 2

Температура размягчения образцов, ºС		Среднее
		из двух определений
впервом кольце	во втором кольце

77

Задание3. Определение растяжимости битума

Определение растяжимости заключается в установлении максимальной длины, на которую может без разрыва растянуться битум, залитый в специальную форму, раздвигаемую с постоянной скоростью при заданной температуре. Растяжимость определяют на дуктилометре, состоящем из металлического ящика (ванны), внутри которого проходит червячный винт, придающийсалазкампоступательноедвижениесоскоростью 5 см/мин.

Рис.3. Прибордляопределениярастяжимостибитумов(дуктилометр)

1 - разъемныеформы- «восьмерки»; 2 - металлическаяванна; 3 - подвижная пластина; 4 - неподвижнаяпластина; 5 – линейка.

Образец битума в виде удлиненной восьмерки готовят путем заливки битума в форму, которая устанавливается на металлическую или стеклянную пластинку и смазывается смесью талька с глицерином (1 : 3). Расплавленный битум тонкой струей равномерно заливают в форму, его уровень должен быть нескольковышекраевформы. Залитыйвформубитумохлаждаютнавоздухев течение 30 – 40 мин при комнатной температуре, а затем гладко срезают излишекбитумагорячимножом.

Формусбитумомпомещаютвводянуюваннустемпературойводы 25 ºС. Через 1 ч ее вынимают из воды, снимают с пластинки и закрепляют в дуктилометре, удаляют боковые части формы и растягивают. Вода в ванне дуктилометра должна иметь температуру 25 ºС и полностью покрывать образец. Образец вытягивается в нить, а затем рвется. В момент разрыва отмечают удлинение образца по шкале, в см. Испытанию подвергаются три образца, окончательный результат вычисляют как среднее арифметическое трехопределений табл. З.

78

			Таблица 3
Номер	Температура		Растяжимость, см
образца	испытания, ºС
		образца	среднее из трех определений
1
2
3

Вывод. Порезультатам испытания маркабитума________________.

Контрольные вопросы

1.Какимисвойствамихарактеризуютсябитумыидегтевыевещества?

2.Вчемосновноеотличиебитумовотдегтей?

3.Какие вяжущие материалы относятся к органическим (черным) вяжущим веществам?

4, Какопределяютвязкостьбитума?

5.Изложитеметодикуопределениярастяжимостибитума.

6.Какопределитьтемпературу размягчениябитума?

79

Лабораторнаяработа№14

ИСПЫТАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА

Керамическийкирпичпредставляет собойискусственный камень в виде прямоугольного параллелепипеда, изготовленного из легкоплавкой глины путем формования, сушки и обжига. Размеры обыкновенного кирпича – 250 х 120 х 65 мм, утолщенного кирпича – 250 х 120 х 88 мм, кирпича модульных размеров– 288 х138 х65 мм.

Для граней кирпича приняты следующие названия: нижняя и верхняя – постель; большаябоковая– ложок; меньшаябоковая– тычок.

Качество кирпича и соответствие его требованиям ГОСТ 530-2007 характеризуется выдержанностью формы, размеров, отсутствием трещин и сколов, атакжепоказателямифизико-механическихсвойств.

По структуре керамический кирпич может быть полнотелым и пустотелым, рис.1,2.

Рис. 1. Керамическийобыкновенныйкирпичполусухого(а) ипластического(б) формования: I - постель; 2 - ложок; 3 - тычок

Рис.2. Некоторыевидыпустотелогокерамическогокамняикирпича пластическою.формованиясвертикальнымрасположениемпустот:

а - камень с 7 пустотами (пустотность 25 и 33 %); б - камень с 18 пустотами (пустотность 27 и 36 %); в – укрупненный камень для кладки стен в «один камень» (пустотность 45 %); г – кирпич с 18 пустотами (пустотность 29 и 38 %); д– кирпичс28 пустотами(пустотность

32 и42 %)

80