5. Оценка влияния влажности древесины на прочность

при сжатии вдоль волокон

Предел прочности образцов разной влажности при сжатии вдоль волокон определяют по методике, изложенной в п.3. Производить пересчет на стандартную влажность здесь не требуется. По результатам этих испытаний строится зависимость предела прочности древесины при сжатии от ее влажности с указанием на графике границ вида влаги и делается заключение о влиянии влаги на механические свойства.

6. 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.

Сделать выводы о влиянии влаги на механические свойства древесины, наметить пути повышения эффективности и долговечности древесины.

На основе изучения пороков древесины дать заключение об их влиянии на эксплуатационные и эстетические свойства.

Определить породу древесины по внешнему виду.

Контрольные вопросы

1. Укажите положительные свойства древесины.

1. Биохимическая стойкость.

2. Способность к набуханию и усушке.

3. Гигроскопичность.

4. Сравнительно высокая прочность при небольшой плотности.

2. Укажите недостатки древесины как строительного материала.

1. Анизотропность.

2. Малая твердость и легкость механической обработки.

3. Малая теплопроводность и высокий коэффициент конструктивного качества.

4. Малая плотность.

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.

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.

Глинистое сырье представляет собой смесь глинообразующих минералов и примесей, находящихся в различных соотношениях.

Глинообразующие минералы – водные алюмосиликаты. Важнейшими из основных минералов глины являются каолинит (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), монтмориллонит (Al₂O₃·4SiO₂·nH₂O), гидрослюда (K₂O·MgO·4Al₂O₃·7SiO₂·2H₂O) и др. Примесями считаются кварцевые, карбонатные, железистые, гипсовые, органические включения, содержащиеся в глинах.

В состав глин входят различные по крупности зерна, но характерные для этого сырья высокие пластичность и связность обусловлены наличием в глинах очень мелких частиц пластинчатой формы, размеры которых менее 0,005 мм. Малая величина частиц, большая удельная поверхность, а также пластинчатая форма обеспечивают сцепление между частицами и позволяют им сдвигаться при формовании без нарушения сплошности керамической массы.

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 (для снижения пластичности и уменьшения воздушной усадки), пластификаторы (повышающие пластичность и связность массы), плавни (для снижения температуры спекания); выгорающие добавки (для повышения пористости изделий после обжига) и др.

При обжиге происходят изменения в глинообразующих минералах, примесях и добавках. В интервале температур 550...600 °С происходит дегидратация глинистых минералов, т.е. удаление химически связанной воды. Так из минерала каолинита образуется метакаолинит (Al₂O₃·2SiO₂), имеющий почти аморфное строение.

При повышении температуры до 850 °С метакаолинит распадается с образованием глинозема (g-Al₂O₃) и кремнезема (SiO₂), взаимодействующих между собой при температурах 920...980 °С с образованием муллита (3Al₂O₃·2SiO₂) в аморфной, стекловидной форме, который обладая высокой прочностью, твердостью, химической стойкостью, придает керамическим изделиям наиболее ценные свойства.

Параллельно идут процессы и в примесях: дегидратация гипса, слюды, гидроксидов железа, декарбонизация известняков и доломитов, модификационные превращения кварца, выгорание органики и др. Образующиеся при этом оксиды взаимодействуют с избыточным аморфным кремнеземом с образованием жидкой фазы – силикатного расплава.

Количество расплава зависит от температуры обжига, а также от химико-минералогического состава глинистого сырья, наличия добавок, реакционной способности и дисперсности компонентов шихты, состава печной среды и продолжительности обжига.

Нарастание плотности и прочности изделий при обжиге объясняется не столько образованием керамического стекла – муллита и ряда других соединений, сколько действием прослоек образовавшегося расплава, который за счет энергии поверхностного натяжения сближает и связывает твердые тугоплавкие частицы.

Уплотнение и упрочнение керамических изделий при обжиге называется спеканием, которое сопровождается огневой усадкой (до 6 %). Степень спекания тесно связана с количеством образовавшегося при обжиге расплава.

Обжиг изделий стеновой керамики, которые должны обладать прочностью и пористостью, ведут в условиях, когда в изделиях образуется минимальное количество расплава (6...8 %), что обеспечивает лишь цементацию всей системы и достаточную прочность керамического черепка (R_сж > 5 МПа) после обжига.

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.

Степень спекания глин определяет пористость керамического черепка после обжига, следовательно, и многие его свойства: плотность, прочность, теплопроводность, водостойкость, водонепроницаемость, водопоглощение и др.

По степени спекания керамические изделия делят на две группы:

– пористые изделия, имеющие землистый излом, шероховатую поверхность, издающие при ударе глухой звук, с водопоглощением по массе более 5 %;

– плотные изделия, имеющие блестящий раковистый излом, издающие при ударе чистый звук, водопоглощение по массе менее 5 %, водонепроницаемые.

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. 15.

Таблица 15

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. 14.

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.