книги / Методы физико-химического анализа вяжущих веществ
..pdfцентров, |
различных по своей |
природе и |
ориентации, |
исключа |
ет зарождение кристалликов на совершенных участках |
поверх |
|||
ности. |
|
позволили |
установить, |
на каких |
Экспериментальные работы |
||||
дефектах |
преимущественно зарождаются |
частицы конденсата в |
условиях вакуумного декорирования. Путем сравнения исследуе мых образцов с эталонами отмечено, что происходит образование частиц золота на атомах примесей, вакансиях, центрах окрашива ния, а также на поверхностных дефектах деформационного проис хождения и дефектах роста. Выявить весь спектр точечных дефек тов можно с помощью методики многократного декорирования. Она состоит в том, что вначале конденсируется одна порция ве щества.- Затем проводится повторное декорирование, но уже при более высокой температуре. В процессе многократного декориро вания выявляются как сильные центры зарождения частиц, так и более слабые. Эта методика пригодна для наблюдения миграции точечных дефектов и их скоплений.
Применение электронной микроскопии для определения струк турных несовершенств позволяет исследовать вещества с высокой плотностью дефектов. Малининым Ю. С. с сотрудниками методом прицельных углеродных реплик изучена топография поверхности свежих сколов синтетических материалов 3Ca0*Si02, 2Ca0-Si02 и включающего их портландцементного клинкера. Было установ
лено, что плотность |
дислокаций |
в алите |
1012—1013, белите (0,5— |
1) • 1012, промежуточном веществе |
1012м-2. |
|
|
Для исследования дефектов на атомном уровне можно исполь |
|||
зовать автоионную |
микроскопию (часто |
разрешение составляет |
0,2—0,3 нм). Наиболее эффективным способом изготовления об разца является электрополировка, однако некоторые материалы обрабатываются в кислотах, щелочах и т. д. Окончательное фор мирование поверхности образца производится в микроскопе путем испарения полем.
§ 5. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ ПОД ЭЛЕКТРОННЫМ МИКРОСКОПОМ
Электронно-микроскопическая картина полиминеральных и поликристаллических вяжущих материалов и изделий из них сложна и весьма трудно расшифровывается. Сложность картины усугуб ляется большим разнообразием методов препарирования, способов съемки и работой специалистов при разных увеличениях микроско пов. Поэтому метод электронной микроскопии чаще всего исполь зуют для изучения конкретных вопросов в проводимом исследова нии. Вместе с тем информация по электронно-микроскопическим картинам вяжущих материалов и изделий из них, содержащаяся в работах Ю. С. Малинина, У. Ш. Палиашвили, А. Г. Холодного, Л. Г. Шпыновой, 3. М. Ларионовой и др., позволяет провести при ближенное обобщение описания внешнего вида кристаллов при больших увеличениях (табл. 16),
Минерал
3Ca0-Si02
2CaCbSi02
ЗСаО*A120 S
бСаО• А120 3 •xFe2Os
СаО Са(ОН)2 (портландит)
|
|
|
|
|
|
|
Метод исследования |
|
|
|
|
|
|||||
Материал |
|
просвечивающая |
|
|
метод реплик |
|
|
|
сканирующая |
|
|||||||
|
|
|
микроскопия |
|
|
|
|
|
микроскопия |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Клинкер |
|
|
|
1 Чистая |
(«зеркальная») |
|
по |
Полиэдры |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
верхность; |
поверхность, |
раз |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
деленная |
на блоки |
размером |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
0 ,2 —0,3 мкм; дендриты |
|
|
Округлые зерна |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Плотные |
зерна |
неопреде |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ленной |
и |
округлой |
формы; |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
поверхность, разделенная |
на |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
крупные |
|
разного |
размера |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ячейки |
[блоки |
|
размером |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
0,3—0,5 |
мкм], |
дендриты; |
па |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
раллельные и |
пересекающие |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
ся линии на поверхности |
|
Зерна неопределен |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Призмы; |
чистая поверхность |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
и поверхность со следами по- |
ной формы |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
лигонизации (ступеньки) |
и |
со |
Зерна неопределен |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Чистая |
поверхность |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
слабо выраженными |
ступень |
ной формы |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
ками; |
иногда на |
сколе |
|
наб |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
людается |
пакет |
|
ступенек |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
скольжения. На |
поверхности |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
могут быть фигуры |
спираль |
|
|
|
|||||||
Известь |
|
Округлые, |
сильно |
ного |
роста |
|
|
с |
фигурами |
Зерна |
округлой |
||||||
|
Поверхность |
|
|||||||||||||||
Известь, затвер |
агрегированные |
спирального роста |
|
|
тон |
формы ‘ |
|
крис |
|||||||||
Гексагональные |
Гладкие |
поверхности, |
Массивные |
||||||||||||||
девший |
известковый |
пластинки или приз |
чайшие параллельноупакован- |
таллыг призмы; плас |
|||||||||||||
раствор, |
известково |
мы; округлые |
плас |
ные пластинки |
с |
ромбичес |
тинки; |
гладкие |
по |
||||||||
кремнеземистый |
и |
тинки и |
сферолиты; |
ким, |
реже |
гексагональным |
верхности |
|
|||||||||
портландцементный |
|
цепочки |
из |
округ |
краем ступенек |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
камень |
|
|
лых пластинок; во- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
локнистые каркасы; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
тонкие плиточки |
с |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
двумя параллельны |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
ми ребрами, |
испещ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ренные внутренними |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
штрихами или тре |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
щинами, |
параллель |
|
|
|
|
||
|
Гипсовый |
камень |
ными этим ребрам |
Призмы; удлиненные |
плас |
Призмы; |
удлинен |
|||||
CaS04• 2H20 |
Призмы; иглы; уд |
|||||||||||
|
|
|
|
|
линенные |
пластин |
тинки; сростки |
|
ные пластинки; срост |
|||
|
Цементное |
тесто, |
ки; сростки |
|
|
Волокнистые агрегаты; |
игол |
ки |
|
|||
CSH (I) |
Тонкие пластинки; |
Деформированные |
||||||||||
(C a0/Si02 < 1,5) |
твердеющее при низ |
листочки; |
|
искрив |
ки; чешуйки; пластинки, |
зак |
пластинки; диски; че |
|||||
|
ких температурах; |
ленные |
листочки; |
рученные в трубки |
|
шуйки; волокна |
||||||
|
смесь |
извести |
и |
листочки, свернутые |
|
|
|
|
||||
|
кварца |
с |
низким |
в длинные и доволь |
|
|
|
|
||||
|
отношением |
C/S, |
но толстые волокна; |
|
|
|
|
|||||
|
твердеющая приТ= |
волокнистые |
и |
ни |
|
|
|
|
||||
|
=373 К; продукт гид |
тевидные |
агрегаты; |
|
|
|
|
|||||
|
ратации |
C3S, сус |
крупные, |
|
плоские |
|
|
|
|
|||
|
пендированный |
в |
пластинки; хлопья с |
|
|
|
|
|||||
|
сильно |
пересыщен |
войлокообразной |
|
|
|
|
|
||||
|
ном растворе Са(ОН)2 |
текстурой тонковоло |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
книстых |
частиц |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гранях |
|
|
|
|
|
|
|
Тоберморит 11 А |
Продукт гидротер |
Пучки |
крупных |
Волокна; тонкокристалли |
Мелкие |
иглообраз |
||||||
Саб (Si60 18H2)-4H20 |
мальной |
|
реакции |
волокон; |
|
длинные |
ческие образования плотной |
ные кристаллы; иглы |
||||
CSH (II) |
м ежду |
кварцем |
и |
прямые |
стержни; |
структуры |
|
ветвятся, |
образуя |
|||
(CaO/Si02> 1,5) |
известью; |
продукт |
тонкие |
пластинки, |
|
|
дендритоподобную |
|||||
|
гидратации |
C3S |
и |
расщепленные |
на |
|
|
структуру |
|
|||
|
p-C2S; .продукты вы- |
полоски; |
|
плотные |
|
|
|
|
||||
|
сокотемпературной |
|
агрегаты тонких во |
|
|
|
|
|||||
|
гидратации |
цемент |
локон; |
длинные и |
|
|
|
|
||||
|
ного теста |
|
|
толстые |
иглы |
или |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
стержни |
|
|
|
|
|
|
|
Минерал
а-Гидрат QS Са2 (Si04H)0H
Ксонотлит CaeSie0 17 (^Л)г
Фошагит
Ca4Si3O0(OH)2
Гиролит
8СаО- 12Si02-9H20
Гиллебрандит
CaeSi8Oe(OH)e
Материал |
просвечивающая |
метод реплик |
сканирующая |
|
микроскопия |
микроскопия |
Портландцемент- |
Непрозрачные |
Столбчатые, |
пластинчатые |
|||||||
ное тесто |
автоклав |
кристаллические |
кристаллы |
|
|
|
||||
ного твердения; |
из |
фрагменты; |
призма |
|
|
|
|
|||
вестково-кремнезе |
тические |
пластинки |
|
|
|
|
||||
мистые |
материалы |
|
|
|
|
|
|
|
||
автоклавного |
твер |
|
|
|
|
|
|
|
||
дения |
|
|
|
Длинные, |
гибкие, |
Длинные волокна; нитевид |
||||
Продукт гидротер- |
||||||||||
мального |
твердения |
волокнистые, ните |
ные кристаллы; |
призмы |
||||||
известково-кремне- |
видные кристаллы |
|
|
|
|
|||||
земистых |
и |
цемент |
|
|
|
|
|
|
|
|
но-кремнеземистых |
|
|
|
|
|
|
|
|||
смесей |
|
|
|
Длинные |
гибкие |
Длинные |
волокна; ните |
|||
То же |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
волокна; |
нитевидные |
видные кристаллы, |
иглы |
|||
Продукт гидротер |
кристаллы; |
иглы |
Гексагональные |
пластинки |
||||||
Гексагональные |
||||||||||
мального |
твердения |
пластинки й чешуй |
и чешуйки |
|
|
|
||||
известково-кремне- |
ки |
|
|
|
|
|
|
|||
земистых |
и цемент- |
|
|
|
|
|
|
|
||
но-кремнеземистых |
|
|
|
|
|
|
|
|||
смесей |
|
|
|
Волокнистые и ни |
Радиальная |
|
волокнистая |
|||
Продукт гидротер |
|
|||||||||
мального |
твердения |
тевидные кристаллы; |
масса; иглы; |
волокна |
||||||
портландцемента |
и |
метелкообразные |
|
|
|
|
||||
высококремнеземис |
или пучкообразные |
|
|
|
|
|||||
тых цементов |
|
агрегаты; |
веретено |
|
|
|
|
образные агрегаты
Призматические
пластинки
Длинные волокна; нитевидные кристал лы
Длинные иглы; ни тевидные кристаллы; волокна
Гексагональные пластинки и чешуй ки
Длинные волокна; сферолиты
Трехкальциевый гидросилйкат CaeSi20 7(0H)e
Волластонит CaSi03
ЗСаО• 2SiOa • ЗН20
CSH -гель
Гидроалюминат кальция С3АНГ) (куб.)
Пластинчатые гидроалю минаты кальция С4АН7_19
Продукт гидрата |
Длинные иглы или |
Длинные |
гексагональные |
Гексагональные |
иг |
||||||||||||||||||
ции теста C3S после |
стержни, |
часто с |
призмы; иглы |
|
|
|
|
длинные призмы; |
|||||||||||||||
длительного тверде |
расширением в виде |
|
|
|
|
|
|
|
лы; сфериты |
|
|
|
|||||||||||
ния |
при |
повышен |
листочков |
или |
ци |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ных температурах |
линдров на концах |
Иголки; |
удлинённые |
плас |
Иголки; |
|
щепкооб^ |
||||||||||||||||
Продукт дегидра |
Иголки; |
таблич |
|
||||||||||||||||||||
тации |
гидросилика |
ки; |
удлиненные |
тинки с расщепленными края |
разные |
кристаллы; |
|||||||||||||||||
тов кальция |
|
|
пластинки |
с |
|
рас |
ми |
|
|
|
|
|
|
пластинки с |
расщеп |
||||||||
Продукт |
ранней |
щепленными краями |
Призматические кристаллы |
ленными краями |
|
|
|||||||||||||||||
Игольчатые |
крис |
Призматические |
|
||||||||||||||||||||
гидратации |
силика |
таллы; |
сферические |
|
|
|
|
|
|
|
кристаллы |
|
|
|
|
||||||||
тов кальция |
|
|
агломераты; ромби |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
ческие |
плитки |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
закругленными |
уг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Продукт |
гидрата |
лам?! |
|
|
|
|
Шаровидные частицы |
в ви |
Сетчатые |
частицы; |
|||||||||||||
Сигарообразные |
|||||||||||||||||||||||
ции C3S, |
C2S и |
порт |
частицы; |
частицы, |
де мелкозернистых |
сферичес |
плотные образования, |
||||||||||||||||
ландцемента |
|
при |
состоящие |
из |
тон |
ких |
соединений, |
|
составлен |
состоящие |
|
|
из |
тон |
|||||||||
нормальных |
|
усло |
ких листов |
|
|
|
ных из тончайших пластинча |
ких листов; |
|
игольча |
|||||||||||||
виях |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то-волокнистых переплетений; |
тые частицы; |
сигаро |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сигарообразные частицы, |
сос |
образные |
частицы |
в |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тоящие из тонких листов; не |
виде |
округлых |
масс |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
упорядоченные игольчатые про |
с выступающими |
|
иг |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
растания; |
иногда |
иглы, |
ши |
лами; |
иглы; |
округ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рина |
которых |
больше, |
чем |
лые зерна |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
толщина, |
ветвятся, |
образуя |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Цементное |
тесто; |
Кубические |
крис |
дендритные фор^ы |
|
|
Темные |
|
округлые |
||||||||||||||
Кубические и |
октаэдричес |
|
|||||||||||||||||||||
продукт |
гидратации |
таллы |
|
|
|
|
кие кристаллы |
|
|
|
|
частицы; |
|
ромбичес |
|||||||||
С3А |
|
|
|
про |
Ст.рого гексагональ |
Гексагональные |
пластины, |
кие додекаэдры |
|
|
|||||||||||||
Первичные |
Гексагональные |
|
|||||||||||||||||||||
дукты |
гидратации |
ные пластинки |
|
|
имеющие гладкую поверхность |
пластины |
|
|
|
|
|
||||||||||||
элюминатных компо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нентов цемента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о>
сл
|
|
|
Метод исследования |
|
Минерал |
Материал |
просвечивающая |
метод реплик |
сканирующая |
|
|
микроскопия |
микроскопия |
Гидрокарбоалюминат каль |
Первичные продук |
Неправильные гек |
Гексагональные пластинки |
|||
ция |
ты гидратации алю- |
сагональные пластин |
неправильной формы |
|||
ЗСаО• А120 3 • СаС03 -11Н20 |
минатных компонен |
ки |
|
|
|
|
|
тов цемента |
|
|
|
|
|
Гидросульфоалюминат |
Продукт |
гидрата- |
Нити; |
иглы; |
гек |
Игольчатые кристаллы; приз |
ЗСаО• А120 3• 3CaS04 • 31Н20 |
ции С3А в |
присут |
сагональные |
приз |
мы |
|
|
ствии CaS04-2H20 |
мы с |
резко |
очер |
|
|
|
|
|
ченными концевыми |
|
||
|
|
|
гранями |
|
|
Гексагональные, пластинки; листооб разные кристаллы; округлые зерна
Длинные и корот кие игольчатые крис таллы
Моносульфоалюминат |
То же |
|
Пластины |
призма |
Гексагональные пластины |
Гексагональные |
|||
ЗСаО-Al20 8-GaS04- 11Н20 |
|
|
тического габитуса; |
|
|
пластины |
|
||
|
|
|
гексагональные таб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лички |
|
|
|
|
|
|
Гидроалюминат кальция |
Продукт |
гидрата |
Тонкие волокна |
Волокна; иглы |
|
Призматические |
|||
СаО-А120 3- ЮН20 |
ции СА и СА2 |
|
|
|
|
кристаллы, |
способ |
||
|
|
|
|
|
|
|
ные |
образовывать |
|
|
|
|
|
|
|
|
дендриты и |
объеди |
|
|
|
|
|
|
|
|
няться |
в |
простран |
|
|
|
|
|
|
|
ственные структуры |
||
Гидроалюмоферрит каль |
Продукт |
гидрата-4 |
Округлые |
части |
Пластинчатые |
шестиуголь |
Зерна в форме пен |
||
ция ЗСа0(А120 3 • Fe20 3) • 6Н20 |
ции алюмоферритов |
цы; пластинки |
ные кубические и |
ромбичес |
тагонододекаэдров |
||||
|
кальция |
|
|
|
кие кристаллы |
|
|
|
|
АН3
А1(0Н)3
FHe
Fe2(OH)e
Гидроферрит кальция C3FHe; 3Ca0*Fe20 3.6H20
Арагонит, ватерит
Продукт гидрата |
Аморфная масса |
Аморфная масса |
Аморфная масса |
ции алюминатных |
|
|
|
минералов |
|
|
|
Продукт гидрата |
Чешуйки |
ции ферритовых ми |
|
нералов |
|
Продукт гидрата |
Гексагональные |
нии ферритов каль |
пластинки |
ция |
|
Скрытокристаллическая мас |
Неправильные |
де |
са |
формированные |
че |
|
шуйки |
|
Неправильные гексагональ |
Гексагональные |
|
ные пластинки |
диски |
|
Продукт карбони |
Beретенообразные |
Игольчатые, волокнистые |
Игольчатые и во |
зации CSH (I), тобер- |
частицы, состоящие |
образования |
локнистые образова |
мор'ита 11 А |
из пучков парал |
|
ния |
лельных волокон |
|
|
Кальцит |
Продукт карбони |
Пластинчатые |
Пластинки, имеющие фор |
|
|
зации |
гидроксида |
кристаллы, имею |
му ромба |
|
кальция |
в продук |
щие форму ромба |
|
тах гидратации вя жущих
Кристаллы в виде ромбоэдров и ромбо эдрических призм
Гидрогранаты |
Продукт автоклав |
Кубические крис |
Кубические кристаллы |
Кубические |
крис |
|
ЗСаО• А120 3 • Si02 • (6—2*)Н20 |
ного твердения |
из- |
таллы |
|
таллы с округлыми |
|
|
вестково-алюмокрем- |
|
|
вершинами |
|
|
|
неземистых компози |
|
|
|
|
|
|
ций |
|
|
|
|
|
Si02 (кварц) |
Кварцевый песок |
Угловатые и округ |
Раковинистый, зеркально |
Поверхность с ром |
||
|
в затвердевших |
из |
лые зерна |
гладкий, или ручьевой, рельеф |
боэдрическими |
выс |
|
вестково-песчаных и |
|
|
тупами |
|
|
|
цементо-песчаных |
|
|
|
|
|
|
материалах |
|
|
|
|
|
ГЛАВА 7 Другие методы исследования материалов
Помимо изложенных в гл. 1—6 методов исследования известно большое число других методов и методик, позволяющих опреде лять специальные свойства веществ: физико-механические, терми ческие, электрические, магнитные и др.
Плотность. Массу единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии ' (плотность) определяют на различных прибо рах. Наиболее точные результаты можно получить при использо вании метода пикнометра. Обычно применяемый пикнометр пред ставляет собой стеклянную колбочку с длинной цилиндрической шейкой вместимостью 25 или 50 см3. Навеску в 0,010—0,015 кг вы сокодисперсного порошка, проходящего через сито с 10 000 отв/см2, помещают в пикнометр, который заполняют инертной жидкостью, не взаимодействующей с порошком (например, ксилолом), и пос ле ряда взвешиваний рассчитывают плотность вещества rip фор муле
, |
(m i— m)(dk — db) |
а = |
---------------------------- » |
|
т 3+ ( т 1 — т ) — т 2 |
где т , Шь т 2, т 3— масса соответственно чистого пикнометра, пик нометра с порошком, пикнометра с порошком и ксилолом, пикно метра с ксилолом, г; d, dK и db — соответственно плотность порош ка инертной жидкости и воздуха при температуре опыта, г/см3.
Плотность портландцемента (3—3,2) • 103, гипса (2,5—2,7)Х XI О3 кг/м3.
Пористость. Порограмму пористого тела с эквивалентным ра диусом пор 2,5—3500 нм можно получить на ртутной порометрической установке П-ЗМ, состоящей из порометров низкого и высо кого давлений. Ртуть, вдавливаемая в пористое тело, преодолевает сопротивление, численно равное величине произведе ния периметра поры на поверхностное натяжение ртути и косинус угла смачивания.
Объем вдавленной в поры материала ртути (и объем пор) оп ределяют по величине электросопротивления электроцепи, исполь зуя соответствующую формулу. Так, для радиуса пор круглого се чения
гэкв = |
2а cos 0 |
’ |
|
|
Р |
где гэкв — эквивалентный радиус пор, м; а — поверхностное натя-
жение ртути, Н/м; 0 — угол смачивания, град; р — давление рту ти, Н/м2.
С увеличением давления ртуть проникает во все более мелкие поры материала. На поромере высокого давления можно создать
давление от 9,81 • 104 д о 9 ,8 Ы 0 8 Па, |
что позволяет |
ртути прони |
кать в поры размером от 1,5-10” 5 до ЫО-9 м. |
Интегральную |
|
порограмму в координатах «объем пор |
V — логарифм эквивалент |
ных радиусов lgr» строят на основании результатов измерений на обоих поромерах. Объем пор выражают в м3/кг или м3/м3. Диф ференциальные кривые пористости получают обработкой инте гральных кривых, разделяя их на определенные отрезки. Эти кри вые в координатах AWAlgr — lgr характеризуют относительное количество пор данного размера.
Предложена следующая классификация пор в цементном кам не и бетоне: поры (ri) размером более 10_6м — крупные; разме ром 10”6 м >г2> 10-7— макропоры капиллярные; размером 10~7 м> > г 3> 10“8м — микропоры; размером г4< 10“8м — субмикропоры.
Поромер низкого давления в установке П-ЗМ состоит из стек лянного резервуара для образца, манометрической системы для определения давления ртути, форвакуумного и диффузионного на сосов. Поромер высокого давления состоит из стального цилиндра, масляного насоса, ультратермостата, моста постоянного тока и стеклянного резервуара для образца.
Прочность при сжатии. Предел прочности при сжатии опреде ляют на образцах разного размера, но имеющих форму куба, пу
тем раздавливания их на гидравлическом |
прессе. |
Прочность |
|
Rem, Па вычисляют по формуле |
|
|
|
^сш = |
F / S , |
|
|
где F — разрушающее усилие, Н; |
S — площадь поперечного сече |
||
ния образца, м2. |
|
машине |
«Инстрон» |
Испытание материалов на прочность на |
(Англия) позволяет записать кривую деформации образцов по ме ре их нагружения. Испытывают 6—12 образцов и вычисляют сред
нее значение прочности. |
^ |
Прочность портландцементного камня |
~5-107 Па, мрамо |
ра ~2-108Па, базальта ~4-108Па, стекла |
2 -109Па. |
Прочность при растяжении. Прочность на разрыв материалов определяют на образцах разной формы и размеров, относя разру шающую нагрузку к площади сечения, по которой произошел раз рыв образца. Формула для расчета прочности при растяжении /?р, Па:
Яр — F / S
где F — разрушающая нагрузка, Н; 5 — наименьшая площадь се чения, м2.
Прочность при разрыве определяют на специальных разрывных машинах, оснащенных нижним и верхним захватами (крепления ми) образца: ГМ-500, Инстрон и др. Машины имеют устройства
для записи диаграмм удлинения и разрыва образца. Испытывают 6— 12 образцов.
Прочность при изгибе. Испытание проводят на цилиндрических или прямоугольных образцах или пластинках разного размера на тех же машинах, что и определение прочности на растяжение, только при этом в машинах заменяется зажимное устройство. Для образцов круглого сечения
для образцов прямоугольного сечения
|
о |
3Fl |
|
У?изг” |
2ЬЬ2 9 |
где |
F — разрушающая нагрузка, |
Н; / — расстояние между опора |
ми, |
м; D — диаметр образца, м; |
б — толщина пластинки, м; b — |
ширина пластинки, м.
Прочность при ударном изгибе. Это работа в Н*м, отнесенная к 1 м2 площади поперечного сечения образца, которую нужно за тратить на разрушение его. Прочность при ударном изгибе харак теризует ударную вязкость материала Н-м/м2. Образцы для испы таний асбестоцемента имеют размер 0,025x0,070 м при толщине
0,008 м, для испытания стекла — 0,025x0,120 м |
при |
толщине |
0,006 м. Испытание производят на маятниковых |
копрах |
МК-0,5; |
МК-05-1; ПХС-20 и др. Копры состоят из массивной чугунной пли ты, двух стоек с маятником и опор для крепления образца. Маят ник, поднятый на разные высоты, обладает различной потенциаль ной энергией; падая, он разрушает образец. Величину ударной вязкости (а*) определяют по формуле
at = А/ъь,
где А — работа разрушения, Н-м; б и b — соответственно толщина и ширина образца, м.
Прочность при ударе. Сопротивление материала удару косвен но характеризует его хрупкость; оно измеряется работой (Л), за траченной на разрушение единицы объема (К) материала. Опре деляют эту прочность, сбрасывая стальной шар с разной высоты на образец материала, имеющий форму кубика или пластинки. Устройства для сбрасывания шара имеют разную конструкцию.
Определение прочности неразрушающими методами. Такие ме тоды разработаны для определения прочности бетонных образцов. Имеется аппаратура для определения прочности импульсным и ультразвуковым методом (УКБ-1, ДУК-20), резонансным и радио метрическим методами.
Модуль упругости. При простом одностороннем растяжении или сжатии под напряжением а образец материала удлиняется и в нем возникает сопротивление деформации, называемое модулем продольной упругости (Е). Численно он равен отношению нор мального напряжения о к относительному удлинению е, вызывае
мо