ЛАБОРАТОРНЕ   ЗАНЯТТЯ   № 1

 

Тема: “ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ  БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ”

 

Мета роботи:  навчитися визначати істинну густину матеріалів, об’ємну масу зразків правильної і неправильної геометричної форми, насипну густину сипких матеріалів, пористість і коефіцієнт теплопровідності деяких матеріалів. навчитися визначати границю міцності матеріалів при  стисканні, виявити залежність границі міцності від ступеня насичення зразка водою.

Прилади і матеріали: зразки матеріалів, технічні терези з різноважками гідростатичні терези, мірні циліндри, вода, порошок цегли, сушильна шафа, пісок, лінійка, штангенциркуль, гідравлічний прес.

 

ТЕОРЕТИЧНА   ДОВІДКА

 

Істинна густина – це маса одиниці об’єму матеріалу в абсолютно щільному стані, тобто без пор і пустот. Для визначення істинної густини матеріалу потрібно знати масу матеріалу та його об’єм у абсолютно щільному стані. Позначається істинна густина буквою ρ грецького алфавіту і визначається за формулою:

де  m    маса зразка у сухому стані, г;

      Vа  об’єм  зразка у абсолютно щільному стані, см3 .       

Для отримання матеріалу без пор і пустот його подрібнюють. Чим вища тонкість подрібнення, тим точніше буде визначена істинна густина.

Середня густина матеріалу – це маса одиниці об’єму матеріалу у природному стані, тобто разом з порами і пустотами. Вона позначається буквою ρm  і обчислюється за формулою:

де     m – маса матеріалу, г;

         V – об’єм матеріалу у природному стані, см3 .

Об’єм зразків правильної геометричної форми визначається за допомогою вимірювальних приладів і інструментів. Для визначення об’єму зразків неправильної геометричної форми користуються гідростатичними терезами, робота яких ґрунтується на законі Архімеда.

Насипна густина – це характеристика сипких матеріалів і визначається відношенням маси матеріалу до об’єму, який він займає.

Відносна густина матеріалу d визначається відношенням середньої густини матеріалу до густини відомої речовини, наприклад, води.

Пористість – це ступінь заповнення об’єму матеріалу порами. Вона визначається за формулою:

П = (1 - rm  /r) × 100%,

де          ρm  середня густина матеріалу, г/см3 ;

              ρ    - істинна густина матеріалу, г/см3 .

Маючи відносну густину природного мінерального матеріалу, можна визначити наближене значення коефіцієнта теплопровідності за емпіричною формулою:

.

До основних механічних властивостей відносять міцність, стираність, твердість, опір удару, деформативні характеристики тощо.

Міцність будівельних матеріалів визначається їх здатністю чинити опір внутрішнім напруженням, які виникають внаслідок дії зовнішніх навантажень. Будівельні матеріали у спорудах працюють на стискання, розтяг, згин, зріз тощо.

Міцність будівельних матеріалів характеризується границею міцності при стиску, вигині, розтягу та ін. Вона чисельно дорівнює напруженню у матеріалі, яке відповідає навантаженню, що призвело до руйнування зразка. Границя міцності вимірюється у мегапаскалях (МПа).

Границю міцності при осьовому стиску визначають на зразках у формі кубів, циліндрів, призм, на натурних зразках. Обчислюється ця величина за формулою:

де  Р – руйнівне навантаження, H;

Fплоща поперечного перерізу зразка до випробування, см2.

Міцність при стиканні визначається для зразків у сухому та (для порівняння) у насиченому водою стані.

 Здатність матеріалу зберігати свою міцність у зволоженому стані називається водостійкістю. Водостійкість характеризується коефіцієнтом водостійкості, або коефіцієнтом розм’якшення:

де  Rнміцність при стисканні матеріалу насиченого водою, МПа.

 Rcміцність при стисканні сухого матеріалу, МПа.

Водостійкими вважаються матеріали з коефіцієнтом водостійкості не меншим за 0,8.

ХІД  РОБОТИ:

 

1.    Визначення істинної густини.

1.1. Кусочки  цегли    висушують    у   сушильній шафі при температурі 105–1100C, тонко подрібнюють у фарфоровій ступці. Порошок просіюють крізь сито № 02 та висушують у сушильній шафі до постійної маси, охолоджують, зберігають у ексикаторі.

1.2.  У сухий мірний циліндр наливають певну кількість води, 50 см3 .

1.3.  Беруть наважку порошку цегли, наприклад, 50 г, 100 г.

1.4. Якусь частину порошку всипають у циліндр з водою до збільшення обєму на 15 – 20 см3 .

1.5.  Визначають масу порошку, який залишився.

1.6.  Обчислюють масу засипаного порошку, обєм, істинну густину.

1.7.  Дані записують у таблицю 1.1.

 

                                                                          Таблиця 1.1

п/п

Початкова маса порошку, г, m1

Маса порошку, що залишився, г, m2

Маса всипаного порошку, г,

m = m1 m2

Об’єм рідини,

см3, V1

Об’єм  рідини з порошком,

см3, V2

Об’єм витісненої рідини,

см3 ,Vа

Істинна густина матеріалу, r, г/см3

1.

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8. За даними трьох вимірювань визначити середнє значення істинної густини.

 

2.     Визначення середньої густини зразків правильної геометричної форми.

2.1.    Виміряти розміри зразків за допомогою штангенциркуля з точністю до    0,1 мм. 

2.2.    Обчислити об’єм зразка.

2.3.    Визначити масу зразка на технічних терезах.

2.4.    Обчислити об’ємну масу зразка.

2.5.    Дані записати в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2

з/п

Назва матеріалу

Розміри, см

Обєм зразка, см3, V

Маса зразка, г, m

Середня густина

a

в

h

d

г/см3

кг/м3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.     Визначення об’ємної маси зразків неправильної геометричної форми.

3.1.          Зразки висушують при температурі 105-1100  С до постійної маси.

3.2.          Визначають масу кожного зразка.

3.3.          Зразки насичують водою.

3.4.          Виймають з води, злегка обтирають і зважують на технічних та гідростатичних терезах.

3.5.          Проводять потрібні обчислення. Дані записують до таблиці 1.3.

 

 

Таблиця 1.3

з/п

Назва матеріалу

Маса сухого зразка,г, m

Маса зразка насиче-ного водою, г, m1

Маса зразка на гідроста-тичних терезах,   г, m2

Обєм витісненої води, см3,

Густина,  rm

 

 

 

г/см3

 

кг/м3

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

4.     Визначення насипної густини матеріалів.

4.1.    Сипкий матеріал висушують до постійної маси.

4.2.    Визначають масу та об’єм посудини.

4.3.    Наповнюють посудину сипким матеріалом з надлишком. Надлишок зрізують металевою лінійкою.

4.4.    Визначають масу посудини з матеріалом.

4.5.    Обчислюють масу матеріалу та його насипну густину. Дані записують до  таблиці 1.4.

Таблиця 1.4

з/п

Назва матеріалу

Обєм посуди-ни,

см3,

 

V

Маса посуди-ни, г,

 

 

m1

Маса посуди-ни з матеріа-лом, г,

m2

Маса матеріа-

лу, г,

 

 

m=m2-m1

Насипна густина,

 

rн = m / v,

 

г/см3

кг/м3

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.6.    За даними трьох вимірювань визначити середнє значення насипної густини матеріалу.

 

5.     Визначення пористості матеріалу, коефіцієнту теплопровідності.

 

5.1.    Використовуючи дані проведених дослідів та довідкові дані заповнити  таблицю 1.5. Обчислити пористість і коефіцієнт теплопровідності для відомих матеріалів.

 

 

 

 

Таблиця 1.5

з/п

Назва матеріалу

Істинна густина,

г/см3 ,

 

r

Середня густина,

г/см3 ,

 

rm

Відносна густина,

 

 

d

Пористі-сть,

%,

 

П

Коефіці-

єнт теп-

лопрові-дності,

l

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

6.     Зробити висновки

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1.     Які структурно-фізичні властивості вам відомі?

2.     Що називається істинною густиною матеріалів?

3.     Для яких матеріалів значення істинної та середньої густини однакові?

4.     Які орієнтовні значення насипних густин для цементу, піску, щебеню?

5.     Яка середня густина глиняної суцільної цегли, пінопласту, граніту?

6.     Від чого залежить пористість матеріалів?

7.     Від чого залежить теплопровідність матеріалів?

8.     Як впливає пористість на теплопровідність матеріалу?

9.     Як впливає вологість матеріалу на його теплопровідність?