Тема: Определение истинной плотности строительных материалов

Лабораторная работа № 1

Лабораторная работа №2

Лабораторная работа №3

Тема: Определение влажности, водопоглощения и водостойкости

Строительных материалов.

 

Краткие теоретические сведения

 

Влажность — отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале, к массе (реже к объему) материала в сухом состоянии. Поглощение влаги из воздуха обусловлено полимолекулярной адсорбцией водяных паров внутренней поверхности пористого материала, а также капиллярной конденсацией.

При транспортировании, хранении и применении материалов имеют дело не с водопоглощением, а с их влажностью. Влажность меняется от 0 % (для абсолютно сухих материалов) до значения полного водопоглощения и зависит от пористости, гигроскопичности и других свойств материала, а также от окружающей среды — относительной влажности и температуры воздуха, контакта материала с водой и т. д.

Влажность материала, %:

                                                     ,                                         (3.1)

где m_2, m₁ – масса соответственно влажного и сухого образца.

 

Известны и другие способы определения влажности материала, например, путем измерения электросопротивления и электроемкости.

Водопоглощение — свойство материала при непосредственном соприкосновении с водой впитывать и удерживать ее в своих порах. Его определяют путем полного насыщения водой предварительно высушенного образца.

Водопоглощение выражают степенью заполнения объема материала водой (водопоглощение по объему Wо) или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала.

Водопоглощение по массе – это масса поглощенной материалом воды, отнесенная к массе сухого материала, %:

                                                                                               (3.2)

Водопоглощение по объему – это объем поглощенной материалом воды, отнесенный к объему материала, характеризует интегральную (кажущуюся) пористость материала П_и:

 

                                                                                           (3.3)

 

Водопоглощение по массе W_m. и объемное водопоглощение W_о связаны между собой зависимостью

                                                                                                           (3.4)

 

Водонасыщение – это отношение объема пор, занятых водой, к общему объему пор. Определяется оно отношением водопоглощения по объему к общей пористости материала. Это отношение называется коэффициентом водонасыщения:

 

                                                                                                               (3.5)

 

Величина К_нас определяет морозостойкость материала. Морозостойкими материалами считаются материалы, если их К_нас≤ 0.9

Под морозостойкостью бетона понимают способность материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии без значительного снижения прочности. Для большинства строительных материалов после испытания их на морозостойкость снижение прочности допускается не более 25%, а потеря массы – 5%. Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при температуре -15⁰…-18⁰С и оттаивания при температуре около 20⁰С.

 

Водостойкость – это способность материала сохранять свою прочность при увлажнении, численно она характеризуется коэффициентом размягчения

 

                                                                                                               (3.6)

 

где R_нас – предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии; R_сух – предел прочности при сжатии сухого образца, МПа.

Водостойкими называются материалы, у которых К_разм ≥ 0,8.

 

Опыт 1: Определение влажности строительных материалов.

 

Аппаратура: весы, сушильный шкаф, образцы.

Методика проведения опыта

Образец взвешивают, сушат до постоянной массы в сушильном шкафу, снова взвешивают и определяют влажность по формуле (3.1).

Результаты заносят в табл. 3.1

                                                                           Таблица 3.1

Масса образца, г		Влажность, %,
до сушки m2	после сушки m1
1		2

 

Опыт 2 Определение водопоглощения строительных материалов.

Аппаратура: весы, сушильный шкаф, образцы, сосуд металлический для кипячения образцов, электроплитка, эксикатор, объемомер.

Методика проведения опыта

Образцы строительных материалов сушат до постоянной массы, взвешивают с точностью до 0,1 г и подвергают водонасыщению. Водонасыщенные образцы взвешивают, опускают в объемомер для определения объема и вычисляют водопоглощение по формулам (3.2) и (3.3).

 

Результаты опыта заносят в табл. 3.2

Таблица 3.2

Номер опыта	Вид материала	Масса образца, г		Объем образца V, см	Водопоглощение, %
		сухого m1	насыщенного m2		по массе	по объему
1	2	3		4	5

 

 

Опыт 3 Определение замкнутой пористости и коэффициента насыщения.

Данные для вычисления берут из лабораторных работ №1, №2, №3 (табл. 3.2) и заносят в табл. 3.3.

 

 

Таблица 3.3

Номер опыта	Истинная плотность ρ, г/см3	Средняя плотность ρ0, г/см3	Общая пористость	Открытая пористость По=Wо	Замкнутая пористость Пз=П-По	Коэффициент насыщения
1	2	3	4	5	6	7

 

 

Контрольные вопросы по лекционному курсу

 

1 Что такое твердость материалов? Ее физическая природа.

2 Как определяется твердость пластичных и твердых материалов?

3 Что такое истираемость? Как она определяется?

4 Что такое упругость материала? Где она учитывается?

5 Что такое пластичность и где она используется?

6 Что такое водопоглощение по массе и по объему?

7 Что такое истинная и кажущаяся пористость?

8 Какие показатели зависят от водопоглощения?

9 Что такое водостойкость и как она определяется?

10 Что такое водонепроницаемость и как она определяется? От чего зависит?

11 Что такое морозостойкость? Как она определяется?

12 В чем выражается отрицательное влияние процессов замораживания и оттаивания?

13 Что такое теплопроводность и какие показатели конструкций она определяет?

14 Что такое термическая стойкость?

15 Сформулировать понятия огнестойкости и огнеупорности.

16 Что такое химическая стойкость строительных материалов?

Лабораторная работа № 4

Лабораторная работа № 5

Лабораторная работа № 6

Лабораторная работа № 7

Лабораторная работа № 1

Тема: Определение истинной плотности строительных материалов

 

Краткие теоретические сведения

 

Одним из важнейших физических свойств является, безусловно, плотность, которая бывает истинной и средней.

Истинная плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без учета пор, трещин или других полостей, присущих материалу в его обычном состоянии. Истинную плотность ρ определяют как частное от деления массы m материала на объем V в абсолютно плотном состоянии (без пор), г/см³( кг/м³).

,

где m — это масса материала (измеряется в граммах), V — объём материала в абсолютно плотном состоянии (измеряется в см³), ρ — истинная плотность (измеряется в г/см³).

 

Истинная плотность каждого вещества - постоянная физическая характеристика.

Большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и др.) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них ничтожно мал.

Плотность большинства каменных материалов колеблется от 2,2 до 3,3, г/см³.

органических материалов от 0,9 до 1,6 и металлов от 7,25 до 7,85 г/см³.

Стандартный метод определения истинной плотности предусматривает измельчение материала в порошок и определение V с помощью объёмомера Ле-Шателье или пикнометра по величине объема вытесненной жидкости известной массой этого порошка.

Для устранения замкнутых пор материал измельчают так, чтобы он проходил через сито с отверстиями Ø 0,2 мм; для исключения влаги просеянный материал высушивают при температуре 105…110 ^оС до постоянной массы.

Объёмомер заполняют жидкостью до нижней метки и засыпают измельченный образец до тех пор, пока уровень жидкости не поднимется до верхней метки. Это означает, что образец занял объём V, равный объёму, заключенному между нижней и верхней метками прибора. Для удаления воздуха из материала навеску подвергают вакуумированию в течение часа или кипячению в течение 20 минут.

При определении объёмов материалов, не реагирующих с водой, объёмомер или пикнометр заполняют дистиллированной водой, для вычисления объёма материалов, реагирующих с водой (гипс, цемент), применяют бензин, керосин или безводный спирт. Плотность жидких и вязких строительных материалов определяют с помощью ареометра.

 

Опыт 1 .  Определение истинной плотности с помощью объёмомера Ле-Шателье.

 

Аппаратура: объёмомер Ле-Шателье, весы технические с разновесами, фарфоровая чашка, эксикатор, сушильный шкаф, песчаная баня, фарфоровая ступка с пестиком, вакуумнасос, стеклянный сосуд (эксикатор) с крышкой.

 

Методика проведения опыта

Подготовка пробы.

От средней пробы материала дроблёного известняка, керамзита или кирпича отбирают около 200 г., измельчают до крупности частиц 1,2 мм, тщательно перемешивают, после чего отвешивают навеску около 150 г. Навеску измельчают в ступке в порошок до полного прохождения через сито с сеткой №140.

Пробу высыпают в чашку, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, после чего отделяют навеску равной 80г. и определяют плотность.

Для проведения испытания объёмомер наполняют жидкостью, чтобы уровень её по нижнему мениску доходил до черты 0-0. Навеску массой 80 г взвешивают вместе с чашкой с точностью до 0,1 г. Порошок высыпают в объёмомер ложечкой или совочком небольшими равномерными порциями, пока уровень жидкости в объёмомере (по нижнему мениску) не поднимется до верхней черты.

Чтобы удалить пузырьки воздуха из материала, объёмомер несколько раз энергично поворачивают вокруг вертикальной оси. Остаток порошка с чашкой взвешивают. По разности между массой порошка с чашкой после опыта и массой чашки с материалом до опыта определяют массу всыпанного материала, полный объём, которого равен 20 см3.

	Рис. 1.1 Объёмомер Ле-Шателье

 

Результат опыта записывают в табл.1.1

Таблица 1.1

Номер опыта	Наименование материала	Масса чашки с материалом m1, г	Масса чашки с остатком m2, г	Объём материала V, см 3	Плотность, г/см 3
1	2	3	4	5	6

 

Опыт 2. Определение истинной плотности с помощью пикнометра.

Методика проведения опыта

Навеску массой 10 г переносят в чистый сухой пикнометр и доливают дистиллированную воду до половины пикнометра.

Затем пикнометр в слегка наклонённом положении ставят на песчаную баню и кипятят в течение 15-20 минут. После этого пикнометр охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированную воду, вытирают и взвешивают. Освобождают пикнометр от содержимого, доливают до метки дистиллированную воду комнатной температуры и снова взвешивают.

 

Аппаратура:, пикнометр вместимостью 100 мл, весы технические с разновесами, сушильный шкаф, песчаная баня

 

Рис. 1.2. Пикнометр, установленный для кипячения.

Плотность определяют как среднее арифметическое двух определений. Результат опыта записывают в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Номер опыта	Наименование материала	Объём пикнометра V, см3	Масса материала m1,г	Масса пикнометра с жидкостью m2,г	Плотность, г /см3	Масса пикнометра с материалом и жидкостью m3, г
1	2	3	4	5	6	7

 

 

Контрольные вопросы по лекционному курсу

1. Сформулировать понятия о строительных материалах, изделиях и конструкциях и привести их примеры.

2. Назвать древние строительные материалы: используемые в строительстве до сих пор; уже не используемые в строительстве.

3. Назвать отечественных ученых и охарактеризовать их вклад в строительную науку.

4. Перечислить основные классы строительных материалов и изделий; по назначению; по исходному сырью; технологии переработки.

5. Что такое эффективные строительные материалы и в чем их различие?

6. Какие требования регламентируются стандартами и в чем заключается, их роль?

7. Что такое модульная система, чему равен строительный модуль?

 

Лабораторная работа №2

1234567Следующая ⇒

Поделиться: