3. Определение предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон

Образцы изготовляют в форме прямоугольной призмы основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Перед испытанием замеряют штангенциркулем размеры поперечного сечения с погрешностью 0,1 мм. Образец устанавливают на опорной плите пресса таким образом, чтобы действующая нагрузка была направлена вдоль волокон.

Предел прочности древесины при сжатии вычисляют по формуле

N

R_сж = -------------- ,

К₁₂^ω ·a b

где R_сж – предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон при стандартной влажности, равной 12 %, МПа; N – разрушающая нагрузка, Н; К₁₂^ω – коэффициент пересчета предела прочности древесины при сжатии с равновесной влажности на стандартную влажность (табл. 14); а, b – размеры поперечного сечения, м.

Таблица 14

Значения коэффициента К₁₂^ω при определении R_сж (сосна)

ω,%	К12ω	ω,%	К12ω	ω,%	К12ω	ω,%	К12ω
5	1,490	12	1,000	19	0,685	26	0,495
6	1,401	13	0,950	20	0,650	27	0,480
7	1,325	14	0,900	21	0,615	28	0,470
6	1,250	15	0,855	22	0,585	29	0,455
9	1,190	16	0,805	23	0,560	30	0,450
10	1,125	17	0,760	24	0,535	—	—
11	1,060	18	0,725	25	0,515	—	—

4. Определение предела прочности древесины при изгибе

Образцы изготовляют в виде прямоугольного бруска сечением 20х20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм. Посередине длины образца штангенциркулем измеряют ширину образца в радиальном направлении и высоту в тангентальном направлении с погрешностью 0,1 мм.

Испытания производят по схеме, представленной на рис. 8.

Рис. 8. Схема испытания древесины на изгиб

Предел прочности древесины при изгибе вычисляют по формуле

3 N l

R_изг = --------------,

2(К₁₂^ω b h²)

где R_изг – предел прочности древесины при изгибе при стандартной влажности, МПа; N – разрушающая нагрузка, Н; К₁₂^ω – коэффициент пересчета предела прочности древесины при изгибе с равновесной на стандартную влажность (табл. 15); b, h, l – размеры поперечного сечения и расстояние между опорами, м.

Таблица 15

Значения коэффициента К₁₂^ω при определении R_изг (сосна)

ω,%	К12ω	ω,%	К12ω	ω,%	К12ω	ω,%	К12ω
5	1,360	12	1,000	19	0,750	26	0,610
6	1,310	13	0,955	20	0,720	27	0,600
7	1,260	14	0,915	21	0,700	28	0,595
8	1,195	15	0,880	22	0,670	29	0,590
9	1,140	16	0,845	23	0,655	30	0,580
10	1,090	17	0,815	24	0,640	—	—
11	1,050	18	0,780	25	0,625	—	—

5. Изучение пороков древесины

Изучение пороков древесины производится по образцам, плакатам, атласам и стандартам. Пороки измеряются и зарисовываются. Дается заключение об их возможном влиянии на свойства древесины.

Выводы по работе

По полученным результатам сделать заключение о состоянии древесины по показателю равновесной влажности. Охарактеризовать степень однородности образцов древесины (по числу годичных слоев в 1 см), сравнивая результаты всех звеньев. По результатам определения прочности сделать вывод о том, каким видам нагрузки древесина сопротивляется лучше и почему. Составить рекомендации по использованию древесины в строительных конструкциях.

Дать заключение о возможности использования эмпирических формул для предварительной оценки прочности древесины.

Контрольные вопросы

1. Укажите положительные свойства древесины.

1. Биохимическая стойкость. 2. Способность к набуханию и усушке.

3. Сравнительно высокая прочность при небольшой плотности.

4. Гигроскопичность.

2. Укажите недостатки древесины как строительного материала.

1. Анизотропность. 2. Малая плотность.

3. Малая твердость и легкость механической обработки.

4. Малая теплопроводность и высокий ККК.

3. Что называют точкой насыщения волокон?

1. Предельно возможное количество влаги.

2. Влажность свежесрубленной древесины.

3. Влажность древесины, соответствующая предельному количеству гигроскопической влаги. 4. Равновесную влажность древесины.

4. Каким видам нагрузки лучше всего сопротивляется древесина?

1. Растяжению вдоль волокон. 2. Статическому изгибу.

3. Сжатию поперек волокон. 4. Сжатию вдоль волокон.

5. От какого вида влаги существенно зависит прочность древесины?

1. От количества гигроскопической влаги.

2. От количества капиллярной влаги.

3. От разности между гигроскопической и капиллярной влаги.

4. От общей влажности древесины.

6. Какие показатели необходимы для определения равновесной влажности древесины по диаграмме Н. Н. Чулицкого?

1. Относительная влажность воздуха и влажность древесины по массе.

2. Температура и относительная влажность воздуха.

3. Температура воздуха и влажность древесины по массе.

4. Температура воздуха и точка насыщения волокон.

Лабораторная работа № 3

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения

Строительная керамика – искусственный камнеподобный материал, получаемый из рыхлого глинистого сырья путем его измельчения, увлажнения с последующими операциями формования, сушки и обжига при высоких температурах.

Глинистое сырье – смесь глинообразующих минералов (водные алюмосиликаты) и примесей. Важнейшими минералами являются каолинит (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), гидрослюда (K₂O·MgO·4Al₂O₃·7SiO₂·2H₂O) монтмориллонит (Al₂O₃·4SiO₂·nH₂O) и др. Примесями считаются кварцевые, карбонатные, железистые, гипсовые, органические включения.

Разнообразие свойств керамических материалов и изделий зависит от вида сырья, от его химико-минералогического и зернового составов, состава сырьевой шихты, особенностей технологии и условий обжига.

В процессе сушки отформованных изделий из глиняного теста испаряется вода, частицы глины сближаются, что сопровождается воздушной усадкой – уменьшением линейных размеров и объема изделий.

Для регулирования отдельных технологических параметров глинистого сырья в керамическую шихту вводят различные добавки: отощители (снижают пластичность и уменьшают воздушную усадку), пластификаторы (повышают пластичность и связность массы), плавни (снижают температуру спекания); выгорающие добавки (повышают пористость изделий при обжиге) и др.

При обжиге происходят изменения в глинообразующих минералах, примесях и добавках. Рост плотности и прочности изделий при обжиге объясняется прослойками образующегося расплава, который за счет энергии поверхностного натяжения сближает и связывает твердые частицы. Уплотнение и упрочнение керамических изделий при обжиге называется спеканием, сопровождаемое огневой усадкой (до 6 %).

Обжиг изделий, которые должны обладать прочностью и пористостью, ведут в условиях, когда в изделиях образуется минимальное количество расплава, что обеспечивает лишь цементацию всей системы и достаточную прочность керамического черепка (R_сж > 5 МПа).

Обжиг изделий, которые в условиях эксплуатации должны быть плотными, прочными, износостойкими и водонепроницаемыми (плитки для полов), ведется при более высоких температурах (до 1250 °С) до полного спекания. Это позволяет получить плотный спекшийся черепок с малыми значениями пористости и водопоглощения.

Цель работы

Изучить основные свойства изделий строительной керамики; исследовать их зависимость от степени спекания; определить показатели плотности, пористости и водопоглощения; установить марку керамического кирпича по прочности. Сравнить полученные результаты с данными, приведенными в табл. 16.

Таблица 16

Исходные материалы для исследований

Вид керамики	Интервал обжига, °С	Водопоглощение, %
Кирпич керамический рядовой	800…1100	> 8
Плитки для внутренней облицовки	950…1100	< 16
Плитки для полов	1150…1250	< 3,8
Трубы канализационные	1100…1160	≤ 11

Порядок выполнения работы

Для решения задач исследования, поставленных в работе, каждое звено студентов испытывает образцы одного из видов строительной керамики, исходные данные по которым приведены в табл. 16.

Для каждого вида строительной керамики определяются показатели водопоглощения, открытой пористости и плотности образцов. Кроме того, каждое звено студентов испытывает образцы кирпича для определения пределов прочности при изгибе и сжатии.