Xreferat.com » Рефераты по строительству » Основные свойства строительных материалов

Основные свойства строительных материалов

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Тюменская государственная архитектурно-строительная академия

Кафедра «Строительные материалы»


ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по курсу «Материаловедение», «Дорожно-строительные материалы»

для всех специальностей


Тюмень 2004


Содержание


Общие положения

Структура лабораторной работы

Лабораторная работа №1. Определение средней плотности материала на образцах правильной геометрической формы

Лабораторная работа №2. Определение средней плотности материала на образцах неправильной геометрической формы

Лабораторная работа №3. Определение истинной плотности материала

Лабораторная работа №4. Определение насыпной плотности песка и щебня

Лабораторная работа №5. Определение пустотности сыпучих материалов

Лабораторная работа №6. Определение водопоглощения материалов

Лабораторная работа №7. Определение пористости материалов

Лабораторная работа №8. Определение влажности материалов

Лабораторная работа №9. Определение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материалов

Лабораторная работа №10. Определение коэффициента размягчения

Лабораторная работа №11. Определение предела прочности при изгибе

Лабораторная работа №12. Определение морозостойкости строительных материалов

Приложение 1

Литература


1. Общие положения


К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, изучившие содержание работы по соответствующим методическим указаниям и представившие конспект отчета по работе с необходимыми лабораторными журналами. Конспект отчета составляется в соответствии со структурой лабораторной работы.

Структура лабораторной работы.

I. Наименование темы лабораторной работы.

II. Цель лабораторной работы.

III. Теоретическая часть.

IV. Материалы и оборудование, реактивы.

V. Методика выполнения работы.

VI. Лабораторный журнал.

VII. Расчетная часть.

VIII. Заключение.


Лабораторная работа №1 Определение средней плотности материала на образцах правильной геометрической формы


Цель работы: определение средней плотности материалов различного происхождения и структуры.

I. Теоретическая часть.

Плотностьэто масса единицы объема материала.

Средняя плотность – это масса единицы объема в естественном состоянии (с порами и пустотами):


, [г/см3; кг/м3]


где - масса материала в естественном состоянии, г (кг);

- средняя плотность, г/см3 (кг/м3).

Относительная плотность – безразмерная величина, равная отношению средней плотности материала к плотности воды при 4 0С, равной 1 г/см3 (1000 кг/м3):


,


где - относительная плотность;

- средняя плотность, г/см3 (кг/м3);

- плотность воды при 4 0С, 1 г/см3 (1000 кг/м3).

Относительная плотность учитывается в некоторых эмпирических формулах.

II. Материалы и оборудование:

- образцы материалов (перечислить);

- весы технические с разновесами; весы торговые;

- штангенциркуль;

- линейка;

- сушильный шкаф.

III. Методика выполнения работы:

- высушить образец до постоянной массы;

- взвесить образец - , г, (с точностью до 0,1 г при массе до 500 г, до 1 г при массе более 500 г);

- измерить образец по основным размерам (не менее чем в 3-х точках каждого сечения) с точностью до 0,01 см;

- рассчитать объем образца, см3;

- вычислить плотность образца, г/см3 и кг/м3;

- записать результаты в лабораторный журнал.


IV. Лабораторный журнал:

п/п

Материал, форма образца

Масса,

г

Размеры образца, см

Объем образца,

см3

Плотность


материал форма
ширина длина высота диаметр




m

b

l

h

d

V

г/см3

кг/м3



































V. Расчетная часть:

Объем куба: , см3.

Объем призмы: , см3.

Объем цилиндра: , см3.

Средняя плотность: , г/см3.

VI. Заключение:

Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений


Лабораторная работа №2 Определение средней плотности материала на образцах неправильной геометрической формы


Среднюю плотность материала можно определить с помощью объемомера или методом гидростатического взвешивания.

Цель работы: определение средней плотности материала методом гидростатического взвешивания.

Теоретическая часть.

Объем образца неправильной геометрической формы определяют методом гидростатического взвешивания, который основан на действии закона Архимеда. В соответствии с этим законом на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме, занимаемом телом. Поэтому, объем образца определяют по объему вытесненной им жидкости.

I вариант. Для образцов, обладающих открытой пористостью.

I. Материалы и оборудование:

- образцы материала (наименование);

- весы технические с разновесами;

- приспособление для гидростатического взвешивания;

- песчаная баня;

- расплавленный парафин плотностью г/см3.

II. Методика выполнения работы:

- взвесить образец - , г;

- с помощью кисточки покрыть образец парафином для сохранения в его объеме открытых пор;

- взвесить покрытый парафином образец, предварительно охладив его до комнатной температуры - , г;

- провести гидростатическое взвешивание покрытого парафином образца - , г (рис. 1).


Рис.1. Весы для гидростатического взвешивания.


1- П-образная подставка; 2- образец материала; 3 – стакан с водой.

Взвешивание провести с точностью до 0,01 г.

- рассчитать по формуле среднюю плотность образца.

Опыт повторить трижды.

III. Лабораторный журнал:


п/п

Масса образца, г

Объем парафина

, см3

Объем образца

,

см3

Средняя плотность




г/см3

кг/м3

1






2






3







IV.Расчетная часть:

Конечный результат подсчитать как среднее арифметическое из трех определений.

II вариант. Для образцов плотной структуры.

I. Материалы и оборудование:

- образцы материала (наименование);

- весы технические с разновесами;

- приспособление для гидростатического взвешивания;

- песчаная баня;

- сосуд с водой.

II. Методика выполнения работы:

- взвесить образец - , г;

- поместить образец в сосуд с водой, выдержать в течение 2 ч до полного насыщения открытых пор и микротрещин водой. Уровень воды в сосуде должен быть на 20 мм выше поверхности материала;

- извлечь образец из воды, протереть мягкой влажной тканью;

- взвесить насыщенный водой образец на воздухе - , г;

- провести гидростатическое взвешивание образца - , г.

Взвешивание провести с точностью до 0,01 г.

- рассчитать среднюю плотность.

Опыт повторить трижды.

III. Лабораторный журнал:


п/п

Масса образца, г

Средняя плотность


г/см3

кг/м3

1




2




3





IV. Расчетная часть:

Конечный результат подсчитать как среднее арифметическое из трех определений.


Лабораторная работа №3 Определение истинной плотности материала


Цель работы: определение истинной плотности керамического кирпича пикнометрическим методом. Оценка правильности полученного результата.

I . Теоретическая часть.

Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот).


,


где - истинная плотность, г/см3;

- масса материала в абсолютно плотном состоянии, г.



- объем материала в абсолютно плотном состоянии, см3;

- объем материала в естественном состоянии, см3;

- объем пор, заключенных в материале, см3.

II. Материалы и оборудование:

- тонкомолотый порошок керамического кирпича, высушенный до постоянной массы (30-40 г);

- дистиллированная вода;

- пикнометр – калиброванная мерная колба (рис.2);


Рис.2


- весы технические с разновесами;

- пипетка;

- песчаная баня;

- стеклянная воронка;

- фильтровальная бумага;

- сухая салфетка.

III. Методика выполнения работы:

- взвесить пустой пикнометр - , г;

- взвесить пикнометр с материалом (15-20 г) - , г;

- долить в пикнометр воды на ј широкой части колбы и прокипятить содержимое 7-10 мин для удаления вовлеченного воздуха на песчаной бане, поворачивая пикнометр вокруг оси в наклонном положении при легком постукивании о колбу пальцем;

- охладив пикнометр, долить в него дистиллированную воду до метки;

- взвесить пикнометр с водой и материалом - , г;

- освободить пикнометр от содержимого и тщательно промыть водой;

- залить пикнометр дистиллированной водой до метки и взвесить - ,

Перед взвешиванием пикнометр снаружи досуха протереть салфеткой.

- рассчитать истинную плотность.

Взвешивание производить с точностью до 0,01 г. Опыт повторить трижды.

Примечание: работа должна выполняться с особой тщательностью, так как ошибка во взвешивании даже в 0,01 г влечет за собой получение неверного результата.


IV. Лабораторный журнал:


№ опыта Масса пикнометра, г Масса материала

Объем материала, см3

Плотность


пустого с матлом с мат.и водой с водой

г/см3

кг/м3


-m1



1







2







3








Истинную плотность вычисляют как среднее арифметическое 3-х определений.

V. Заключение: Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений.

Лабораторная работа № 4 Определение насыпной плотности песка и щебня


Цель работы: определение насыпной плотности кварцевого песка и щебня в свободно насыпанном состоянии. Оценка правильности полученных результатов.

  1. Теоретическая часть.

Насыпная плотность – масса единицы объема материала в свободно насыпанном состоянии (в насыпной объем включены межзерновые пустоты):


,


где - масса материала в насыпном состоянии, г;

- насыпная плотность, г/см3;

- насыпной объем, см3.

Насыпную плотность определяют как в рыхлонасыпном состоянии, так и в уплотненном. В первом случае материал засыпается в сосуд с определенной высоты, во втором – уплотняется на виброплощадке (30-60 сек).

II. Материалы и оборудование:

- высушенные кварцевый песок, щебень;

- торговые весы;

- прибор «Стандартная воронка»;

- линейка;

- мерный сосуд объемом 1 и 5 л.

III. Методика выполнения работы (для определения насыпной плотности песка):

- взвесить мерный сосуд - , г;

- в «Стандартную воронку», установленную на поддон, засыпать песок при закрытом затворе;

- одним приемом, открыв затвор, заполнить песком мерный сосуд до образования конуса над его краями;

- удалить избыток песка, проводя линейкой по верхней части образующей сосуда;

- взвесить мерный сосуд, заполненный песком, - , г;

- рассчитать насыпную плотность песка.

Взвешивание произвести с точностью до 1 г. Опыт повторить трижды.

IV. Лабораторный журнал.


п/п

Мерный сосуд

Масса сосуда с песком, г

Масса песка, г

Насыпная плотность


Объем, см3

Масса, г



г/см3

кг/м3

1





2





3






За окончательный результат принять среднее значение 3-х определений.

V. Методика выполнения работы (для определения насыпной плотности щебня):

- взвесить пустой сосуд объемом 5 л - , г;

- засыпать щебень в сосуд совком с высоты 10 см до образования конуса над краями, предварительно поставив его на поддон;

- излишек щебня срезать линейкой вровень с краями;

- взвесить сосуд, заполненный щебнем - m2, г;

- рассчитать насыпную плотность щебня.

VI. Лабораторный журнал.

п/п

Мерный сосуд

Масса сосуда с щебнем, г

Масса щебня, г

Насыпная плотность


Объем, см3

Масса, г



г/см3

кг/м3

1





2





3






VII. Заключение:

Полученный результат (не) лежит в пределах реальных значений ( ).


Лабораторная работа №5. Определение пустотности сыпучих материалов


Цель работы: определить пустотность песка и щебня. Установить зависимость пустотности от величины зерен сыпучего материала. Оценить правильность полученных результатов.

I. Теоретическая часть.

Пустотность – это доля межзерновых пустот в насыпном объеме материала.

Расчетная формула:


,


где - пустотность, доли или %;

Vпуст – объем пустот в насыпном объеме материала, см3;

V – объем материала, см3.

Пустотность можно выразить и в %:



Пустотность – важнейшая характеристика правильности подбора зернового состава заполнителей для бетонов, от которого зависит расход вяжущего (цемента, битума и др.). На практике пустотность лежит в пределах 26,5 – 47,6%.

  1. Лабораторный журнал:


Материал

Насыпная плотность, г/см3

Средняя плотность, г/см3

Пустотность, %

Песок


Щебень



За окончательный результат принять среднее значение пустотности из трех определений.

III. Заключение:

С увеличением размера зерен (от 0,63 до 10 мм) пустотность (увеличивается, уменьшается) с ( )по ( ).

Полученные результаты пустотности (не)входят в стандартные значения.


Лабораторная работа №6. Определение водопоглощения материалов


Цель работы: определение водопоглощения керамического кирпича. Оценка правильности полученных результатов.

I.Теоретическая часть.

Водопоглощение – свойство материала поглощать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Водопоглощение может быть массовым и объемным:

Массовое водопоглощение – это отношение массы поглощенной материалом воды при стандартных условиях к массе сухого материала в %:



Объемное водопоглощение – это отношение объема поглощенной материалом воды при стандартных условиях к объему материала в сухом состоянии в %:


,


где Bm – массовое водопоглощение, %;

Bv – объемное водопоглощение, %;

mн - масса материала, насыщенного водой при стандартных условиях, г;

m – масса воздушно-сухого материала, г;

V – объем воздушно-сухого материала, см3;

- объем поглощенной воды.

Соотношение между массовым и объемным водопоглощением:


; Bv=dBm


II. Материалы и оборудование:

- керамические кирпичи;

- торговые весы с разновесами;

- штангенциркуль и линейка;

- ванна с водой.

III. Методика выполнения работы:

- высушить кирпичи (3 шт) до постоянной массы при температуре 105-110 0С (разность результатов 2-х последовательных взвешиваний не более 0,2%). Взвешивание произвести после полного остывания кирпичей – m, г;

- измерить геометрические размеры кирпичей с точностью до 0,1 см;

- произвести насыщение кирпичей водой при температуре воды 15-20 0С в течение 48 часов при уровне воды на 2-10 см выше верха кирпичей;

- обтерев кирпичи влажной тканью, немедленно взвесить их – mн, г.

Взвешивать с точностью до 1 г.


IV. Лабораторный журнал:

п/п

Масса кирпича, г Геометрические размеры, см

Объем кирпича, см3

V=lbh

Водопоглощение

Сухого

m

насыщ водой

mн

длина

l, см

ширина

b, см

высота h,

см


массовое Bm

объемное

Bv

1







2







3








V. Заключение:


Показатели Водопоглощение, %

массовое объемное
Опыт

Стандартные значения


Полученные результаты водопоглощения по массе ( ) и объему ( ) керамического кирпича лежат в пределах стандартных значений (требования ГОСТ приведены в приложении 1).


Лабораторная работа №7. Определение пористости материалов


Цель работы: определение пористости керамического кирпича. Оценка правильности полученных результатов.

I. Теоретическая часть.

Пористость – это доля заполнения объема материала порами. Общая пористость (или просто пористость) (По):


,


где Vпор – объем пор в материале, см33);

V – объем материала в естественном состоянии, см33);

Vа – объем материала в абсолютно плотном состоянии (без пор), см33);

- средняя плотность материала, г/см3 (кг/м3);

- истинная плотность материала, г/см3 (кг/м3).

Пористость можно выразить и в процентах:



От величины пористости и ее характера зависят важнейшие свойства материала: плотность, прочность, теплопроводность, долговечность и др.

Пористость в материале характеризуется как открытыми, так и закрытыми порами.

Открытые поры увеличивают водопоглощение и водопроницаемость материала и ухудшают его морозостойкость.

Увеличение закрытой пористости за счет открытой увеличивает долговечность материала, снижает его теплопроводность.

Общая пористость складывается из открытой и закрытой. Открытая пористость численно равна объемному водопоглощению материала. Определив водопоглощение по объему и пористость материала, можно легко вычислить закрытую пористость:


, %


Коэффициент насыщения пор водой – отношение объемного водопоглощения к пористости:



Этот коэффициент изменяется от 0 (все поры в материале замкнуты) до 1 (все поры открыты).

Чем больше Кн, тем выше доля открытых пор.

  1. Ход работы.

- величину средней () и истинной плотности взять из лабораторной работы №1 и №3;

- подсчитать значение общей пористости керамического кирпича (По);

- пользуясь данными, полученными в работе №6, определить открытую и закрытую пористость и коэффициент насыщения пор водой.

Данные занести в лабораторный журнал.


  1. Лабораторный журнал:


п/п

Плотность кирпича Пористость, %

Коэффициент насыщения пор водой


истинная

, г/см3

средняя

г/см3

Общая

Открытая

Закрытая


1





2





3





За окончательный результат принять среднее значение пористости из трех определений.

IV. Заключение: Полученные результаты пористости (не)входят в стандартные значения.


Лабораторная работа №8. Определение влажности материалов


  1. Теоретическая часть.

Гигроскопичность это способность материала поглощать и конденсировать влагу из окружающего воздуха. Оценивается влажностью.

Влажность – это содержание влаги в материале в данный момент времени.

Расчетная формула:


или ,


где mвл – масса материала в естественном состоянии, г;

m – масса сухого материала, г.

II. Материалы и оборудование:

- кварцевый песок;

- бюксы;

- сушилка радиационная;

- эксикатор;

- технические весы с разновесами.

III. Методика выполнения работы:

- взвесить пустой бюкс – m1, г;

- взвесить бюкс с влажным песком – m2, г;

- поместить бюкс с песком в радиационную сушилку на 10 мин;

- охладить бюкс с песком в эксикаторе и взвесить – m3, г;

- сушку производить до постоянной массы;

- рассчитать влажность песка.

За конечный результат принять среднее арифметическое из 3-х параллельных определений при условии, что относительное отклонение отдельного результата от среднего значения не превышает 5%.

IV. Лабораторный журнал:


п/п

Масса бюкса, г Масса бюкса с сухим песком, г

Влажность, %


пустого с влажным песком


m1

m2


1





2





3






V. Заключение: Влажность кварцевого песка равна - %.


Лабораторная работа №9. Определение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материалов


Цель работы: изучить принцип действия гидравлического пресса и приобрести навыки работы на нем. Произвести испытание на сжатие материалов и сделать вывод о их прочностной эффективности.

  1. Теоретическая часть.

Прочность – свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, которые возникают под действием внешних факторов (силовых, тепловых и т.д.), не разрушаясь.

Прочность материала оценивается пределом прочности, который условно равен максимальному напряжению, возникшему в материале под нагрузкой, вызвавшей разрушение материала.

На практике предел прочности определяют путем разрушения стандартных образцов при сжатии, изгибе или разрыве.

Предел прочности при сжатии:


,


где N – разрушающая нагрузка, Н (или кгс);

А – площадь поперечного сечения образца, м2 (или см2).



Существует следующая зависимость между единицами измерения:


,


Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.), который определяют по формуле:


,


где R – предел прочности при сжатии, МПа;

d – относительная плотность.

Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность и наиболее высокую прочность.

II. Материалы и оборудование:

- образцы различных материалов;

-

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: