1.3. Експлуатаційні (спеціальні) властивості

1.3.1. Визначення водостійкості

Водостійкість – це здатність матеріалу зберігати фізико-механічні властивості у водонасиченому стані. Чисельною характеристикою водостійкості є коефіцієнт розм'якшення (або водостійкості) К_р, який визначають як відношення границі міцності при стиску матеріалу у водонасиченому стані до границі міцності при стиску в сухому стані. Коефіцієнт розм'якшення – безрозмірна величина.

Водостійкими вважають матеріали з коефіцієнтом розм'якшення понад 0,8. Такі матеріали можна застосовувати у вологих умовах без спеціальних засобів захисту від зволоження.

Матеріали: гіпсові зразки-куби розмірами (40×40×40) мм, вода.

Прилади: посудина для води, металева лінійка, прес гідравлічний, сушильна шафа.

Порядок виконання роботи

Два гіпсових зразки висушують у сушильній шафі до сталої маси і металевою лінійкою визначають розміри поперечного перерізу та обчислюють площу поперечного перерізу кожного зразка. Один зразок випробовують на міцність за допомогою гідравлічного преса, а другий вміщують у посудину з водою і витримують там до повного водонасичення, після чого також випробовують на міцність при стиску за методикою, наведеною в п. 1.2.1.

Коефіцієнт розм'якшення К_р розраховують за формулою:

,

де R_н – границя міцності при стиску матеріалу у водонасиченому стані, МПа;

R_с – границя міцності при стиску матеріалу у сухому стані, МПа.

1.3.2. Визначення теплопровідності

Теплопровідність – це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях. Вона характеризується коефіцієнтом теплопровідності λ і вимірюється у Вт/(м·К).

Коефіцієнт теплопровідності – це кількість теплоти, що передається через зразок матеріалу завтовшки 1 м площею 1 м² за 1 с за різниці температур між поверхнями стінки 1 градус. Коефіцієнт теплопровідності визначають експериментально різними методами.

Враховуючи загальну залежність коефіцієнта теплопровідності λ від середньої густини ρ_m і скориставшись емпіричною формулою проф. В.П. Некрасова, можна орієнтовно визначити коефіцієнт теплопровідності для повітряно-сухих (з природною вологістю 1…7%) матеріалів мінерального походження:

Вт/(м·К),

де d – відносна густина матеріалу.

Можна користуватися також спрощеними формулами:

коли 0,3≤d ≤0,7, то λ = 0,46d – 0,07, Вт/(м·К),

а якщо 0,7<d ≤2,5, то λ= 0,53d – 0,12, Вт/(м·К).

Під час лабораторної роботи студенти визначають теплопровідність матеріалів, користуючись однією з цих формул.

Порядок виконання роботи

Теплопровідність визначають для тих зразків матеріалів, для яких визначали середню густину в п. 1.1. Відносну густину матеріалів обчислюють за формулою:

,

де ρ_m – середня густина матеріалу, г/см³;

ρ_в – густина води, беруть рівною 1 г/см³.

Результати виконання роботи № 1 занести до протоколу за наведеною у додатку формою.

Лабораторна робота № 2 Природні кам’яні матеріали

Короткі відомості

Природними кам’яними матеріалами називають матеріали і вироби, які одержують механічною обробкою (подрібненням, розколюванням, розпилюванням тощо) гірських порід, не змінюючи при цьому їхньої природної структури та властивостей.

Гірські породи – це природні мінеральні утворення, які сформувались внаслідок геологічних процесів у земній корі, складаються з одного або кількох мінералів, і характеризуються відносно сталим мінералогічним складом, певними будовою та властивостями. Залежно від кількості породотвірних мінералів гірські породи поділяють на мономінеральні, що складаються лише з одного мінералу, та полімінеральні – з двох або більше мінералів. Більшість гірських порід є полімінеральними.

Властивості гірських порід оцінюють переважно за їхнім хіміко-мінералогічним складом, структурою та умовами утворення, міцністю, середньою густиною, пористістю, морозостійкістю, корозійною стійкістю, атмосферостійкістю, водостійкістю, теплопровідністю, стираністю, кольоровою гамою, текстурою.

Мінерали – це природні утворення, що відрізняються постійним хімічним складом, структурою і властивостями та беруть участь у формуванні гірських порід.

Визначальними характеристиками для ідентифікації мінералів є хімічний склад і структура, а також істинна густина, твердість, оптичні властивості (колір, блиск, світлозаломлення) тощо.

У сучасному будівництві мають місце такі основні напрями використання природних кам‘яних матеріалів: матеріали та вироби для зведення стін будівель – штучне каміння, блоки; улаштування підлог, сходів – плити, блоки, каміння; облицювальні (декоративні) вироби – плити, каміння, профільовані вироби; каміння та вироби для дорожнього будівництва – бруківка, плити, бордюрний камінь; матеріали та вироби для гідротехнічних та інших споруд; нерудні матеріали – бутовий камінь, заповнювачі для бетону (щебінь, гравій, пісок); сировина для виготовлення будівельних матеріалів – мінеральних в’яжучих речовин, керамічних, скляних виробів тощо.

Під час ударної обробки природних кам´яних матеріалів отримують фактури сколювання: скельну, бугристу, рифлену, борозенчасту, точкову, а також термооброблену, піщаноструменеву. Абразивна обробка дозволяє створити пиляну, шліфовану, лощену, поліровану поверхні. Для здійснення певних дизайнерських задумів використовують також травлені, обпалені, відкриті (очищені) фактури.

Метою роботи є ознайомлення з основними породотвірними мінералами, гірськими породами та вивчення їхніх властивостей, а також доцільних галузей використання.

Нормативне забезпечення:

1. ДСТУ Б В.2.7-37-95. Будівельні матеріали. Плити і вироби з природного каменю. Технічні умови.

2. ДСТУ Б В.2.7-59-97. Будівельні матеріали. Блоки із природного каменю для виробництва облицювальних виробів. Загальні технічні умови.

3. ДСТУ Б EN 1343:2007. Будівельні матеріали. Бордюри з природного каменю для мостіння вулиць. Вимоги і методи випробування (EN 1343:2001, IDT).

4. ДСТУ Б EN 1467:2007. Будівельні матеріали. Камінь природний. Блоки необроблені. Вимоги (EN 1467:2003, IDT).

5. ДСТУ Б EN 1468:2007. Будівельні матеріали. Камінь природний. Плити необроблені. Вимоги (EN 1468:2003, IDT).

6. ДСТУ Б EN 1469:2007. Будівельні матеріали. Вироби з природного каменю. Облицювальні лити. Вимоги (EN 1469:2003, IDT).

7. ДСТУ Б EN 12440:2011. Природний камінь. Критерії для класифікації (EN 12440:2008, IDT).

8. ДСТУ Б EN 12670:2011. Природний камінь. Термінологія (EN 12670:2001, IDT).

9. ДСТУ Б EN 12057:2007. Будівельні матеріали. Вироби з природного каменю. Модульні плитки. Вимоги (EN 12057:2004, IDT).

10. ДСТУ Б EN 12058:2007. Будівельні матеріали. Вироби з природного каменю. Плитки для підлоги сходів. Вимоги (EN 12058:2003, IDT).

11. ДСТУ Б EN 1341:2007. Будівельні матеріали. Плити з природного каменю для мостіння вулиць. Вимоги і методи випробування (EN 1341:2001, IDT).

12. ДСТУ Б EN 1342:2007. Будівельні матеріали. Бруківка з природного каменю для мостіння вулиць. Вимоги і методи випробування (EN 1342:2001, IDT).

13. ДСТУ Б В.2.7-138:2007. Щебінь, гравій та пісок декоративні із природного каменю. Технічні умови (ГОСТ 22856-89, МОD).

14. ДСТУ Б В.2.7-197:2009. Матеріали облицювальні з природного каменю та блоки для їх виготовлення. Номенклатура показників.

15. ДСТУ Б В.2.7-241:2010. Камінь бутовий. Технічні умови.

16. ДСТУ Б В.2.7-197:2009. Камені бортові і стінові з гірських порід. Технічні умови.

Вивчення технічних характеристик породотвірних мінералів та гірських порід

Матеріали: зразки мінералів та гірських порід.