Лабораторне заняття № 1
Тема: “ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ФІЗИЧНИХ ТА МЕХАНІЧНИХ 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 - m /) 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;
F – площа 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 Rн – міцність при стисканні матеріалу насиченого водою, МПа.
Rc – міцність при стисканні сухого матеріалу, МПа.
Водостійкими вважаються матеріали з коефіцієнтом водостійкості не меншим за 0,8.