Определение физических свойств строительных материалов
Тверь – 5
I. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Строительные материалы и конструкции воспринимают те или иные нагрузки и подвергаются воздействию окружающей среды. Поэтому строительные материалы должны обладать комплексом определенных показателей свойств, например, достаточной прочностью, способностью сопротивляться физическим и химическим воздействиям среды: воздуха и содержащихся в нем паров и газов, воды и растворенных в ней веществ, колебаниям температуры и влажности, совместному воздействию воды и мороза и т.п.
Важнейшими свойствами строительных материалов, определяющими их долговечность и надежность, являются физические и механические свойства.
Физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим воздействиям окружающей среды. Физические свойства разделяются на:
1) удельные характеристики состояния и структурные характеристики (истинная плотность, средняя плотность, насыпная плотность; общая, открытая и закрытая пористость);
2) свойства материалов по отношению к действию воды, или гидрофизические свойства (влажность, водопоглощение и другие), а также к одновременному действию воды и мороза (морозостойкость) ;
3) свойства материалов по отношению к действию тепла или холода, т.е. теплофизические свойства (теплопроводность, теплоемкость, огнеупорность, огнестойкость и другие).
Механические свойства строительных материалов характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или деформирующему воздействию внешних сил или внутренних напряжений.
Механические свойства разделяют на деформативные (упругость, пластичность и другие) и прочностные (пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании; ударная прочность или сопротивление удару; сопротивление истиранию).
Лабораторные работы, относящиеся к данному разделу, содержат методики определения основных физических и механических свойств материалов в основном применительно к испытаниям каменных материалов и прежде всего бетона.
Лабораторная работа №1
Определение физических свойств строительных материалов
1. Определение истинной плотности
Истинная плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Истинная плотность ρ (г/см3, кг/м ) вычисляется по формуле
ρ = m / Vа , (1)
где m _ масса материала; Vа _объем материала в абсолютно плотном состоянии.
Истинную плотность материала определяют либо с помощью специальной стеклянной колбы – объёмомера Ле-Шателье, вместимостью 120-150 см3, либо с помощью пикнометра – колбы точного объема, обычно вместимостью 100 см3.
Для определения истинной плотности каменного материала с помощью объёмомера Ле-Шателье из отобранной и тщательно перемешанной пробы отвешивают 200-220 г. Кусочки отобранной пробы сушат в сушильном шкафу при температуре (110±5)0С до постоянной массы; затем их тонко измельчают в агатовой или фарфоровой ступке. Полученный порошок просеивают через сито с сеткой № 02 (размер ячейки в свету 0,2х0,2 мм). Отвесив в фарфоровой чашке навеску около 180 г просеянного порошка, его снова высушивают при температуре (110±5)°С, а затем охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, в котором порошок хранят до проведения испытания. Объёмомер наполняют до нижней нулевой черты жидкостью (водой, безводным керосином или спиртом), инертной по отношению к порошку материала.
После этого свободную от жидкости часть (выше черты) тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги. Затем объёмомер 4 помещают в стеклянный сосуд 5 с водой и термометром 3 (рис.1). Вода имеет температуру 20°С (температура, при которой градуировали его шкалу). В воде объёмомер остается все время, пока идет испытание. Чтобы объёмомер в этом положении не всплывал, его закрепляют на штативе 1 так, чтобы вся градуированная часть шейки находилась в воде.
От подготовленной пробы, находящейся в эксикаторе, отвешивают с точностью до 0,01 г на технических весах 80 г порошка материала и высыпают его ложечкой через воронку 2 в прибор небольшими порциями до тех пор, пока уровень жидкости в нем не поднимется до черты с делением 20 см3 или до черты в пределах верхней градуированной части прибора. Разность между конечными и начальными уровнями жидкости в объёмомере показывает значение объема порошка, всыпанного в прибор. Остаток порошка взвешивают. Масса порошка, высыпанного в объёмомер, будет равна разности между результатами первого и второго взвешиваний.
Истинная плотность материала (г / см3 )
ρ = (m1- m2 ) /Vа, (2)
где m1 _ навеска материала до опыта, г; m2 _ остаток от навески, г; Vа _ объем жидкости, вытесненной навеской материала (объем порошка в объёмомере),
см 3.
Истинную плотность материала вычисляют с точностью до 0,01 г/см 3 как среднее арифметическое двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,002 г/см3 .
Рис.1. Прибор для определения истинной плотности
Для определения истинной плотности материала с помощью пикнометра используют предварительно высушенную и измельченную пробу около 30 г. Ее разделяют на две части. Каждую часть засыпают отдельно в заранее высушенный и взвешенный пикнометр. Затем определяют массу пикнометра с материалом.
В пикнометр заливают дистиллированную воду, примерно на 1,5-2 см выше уровня материала, ставят на водяную или песчаную баню в наклонном положении и кипятят в течение 15-20 минут для удаления пузырьков воздуха.
После этого пикнометр охлаждают до комнатной температуры, доливают водой до метки (по нижнему мениску), вытирают и взвешивают с точностью до 0,01 г. Пикнометр освобождают от содержимого, промывают и заполняют дистиллированной водой до риски и снова взвешивают.
Истинную плотность материала вычисляют по формуле
, (3)
где m1 – масса пикнометра с порошком, г; m2 – масса пустого пикнометра, г; m3 – масса пикнометра с дистиллированной водой, г; m4 – масса пикнометра с порошком и дистиллированной водой, г; ρв – плотность воды (принимается равной 1г/см3).
Истинную плотность вычисляют как среднее арифметическое двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 г/см3.
Полученные результаты:
Вывод: