КРАСОВСКИЙ ПРАКТИКУМ ПО СТР.МАТЕР

температуры водного раствора, состояния материала будет изменяться его растворимость.

2.Кристаллизация – свойство материала образовывать кристаллы при переходе из одного состояния (газообразного или жидкого) в другое (твердое). Кристаллизация цемента обеспечивает его упрочнение. Кри- сталлизация воды, замерзающей в капиллярах цементного камня, вызыва- ет его разрушение.

3.Коррозионная стойкость – свойство материала не разрушаться при воздействии агрессивных средств, разрушительно действующих на одни материалы и не влияющих на другие. Коррозионная стойкость определя- ется составом и структурой материала, наличием механических повреж-

дений, состоянием поверхности образцов и оценивается по потере массы материала с единицы площади ((г/м2ч), по потере механической прочно- сти, пластичности и другими методами.

4.Кислотостойкость и щелочестойкость – свойства материалов,

характеризующие их способность противостоять разрушающему дейст-

вию соответственно растворов кислот или их смесей и водных растворов щелочей. Эти свойства определяются отношением, %, массы измельчен- ного материала, обработанного определенными растворами кислот и ще- лочей, к его массе до обработки.

Высокой кислотостойкостью отличаются титан, гранит, каменное ли- тье, силикатное стекло, керамика и др., а высокой щелочестойкостью – специальные хромоникелевые стали, никелевые латуни, известняки, бето- ны, стекло, содержащее окись бора и т. д.

5.Атмосферостойкость – свойство материала не разрушаться под влиянием климатических условий (температура воздуха, осадки, солнеч- ная радиация, различные газы, микроорганизмы) и не изменять своего со- става и свойств. Ряд атмосферных воздействий можно моделировать в ла- боратории испытательным аппаратом – везерометром.

6.Адгезия – свойство одного материала прилипать к поверхности дру- гого, измеряемое прочностью сцепления при отрыве одного из них от дру- гого. В бетоне силы адгезии проявляются в сцеплении цементного камня с поверхностью песка, гравия, щебня и арматуры.

7.Когезия – свойство материала быть прочным вследствие сил внут- реннего сцепления частиц. В бетоне когезионные силы проявляются в сцеплении частиц, слагающих цементный камень, зерна щебня и т. д.

21

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Адгезия и когезия могут косвенно оцениваться, например, по прочно- сти раствора или бетона.

8.Твердение – способность материала в результате физико-химичес- ких процессов приобретать ряд новых свойств – сопротивляемость раз- личным по виду и характеру нагрузкам, агрессивным воздействиям внеш- ней среды и др.

9.Старение – свойство материала в результате протекания физико- химических процессов переходить из одного состояния в другое, теряя

при этом способность сопротивляться нагрузкам и агрессивной внешней среде. За счет старения битума происходит ухудшение свойств асфальто- бетонных покрытий, к старению склонны полимеры и другие материалы.

10.Контракция (стяжка) – свойство материала сжиматься при твер- дении. Вследствие этого абсолютный объем затвердевшего цементного камня меньше суммы исходных абсолютных объемов воды и цемента, участвующих в твердении.

1.5. Технологические свойства

1.Свариваемость – свойство материалов, нагретых до расплавления или до пластического состояния, после остывания прочно и монолитно соединяться с аналогичными им материалами, разогреваемыми до такого же состояния.

2.Ковкость – способность металлов в нагретом состоянии деформи- роваться под влиянием ударов.

3.Гвоздимость – свойство древесины и некоторых других материалов удерживать введенные в них различными способами металлические изде- лия (гвозди, шурупы, костыли, скобы и т. д.).

4.Дробимость – свойство природных и искусственных каменных ма- териалов (горные породы, кирпич, цементный клинкер и др.) при ударе делиться на части различных размеров и формы. Таким методом получают щебень, цемент и т. д. Некоторые материалы дробятся при небольшом ме- ханическом воздействии, другие требуют значительных усилий и вызы- вают большой износ дробилок. От различия в текстуре и структуре мате- риалов будет изменяться форма частиц щебня или искусственного песка.

5.Вязкость – свойство жидкостей оказывать сопротивление переме-

щению твердых тел и свойство твердых тел поглощать механическую

22

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

энергию, прилагаемую для их деформирования. Вязкость цементного тес-

та или органических вяжущих препятствует перемешиванию различных материалов для получения однородной смеси. С увеличением вязкости

этих компонентов требуется увеличение работы на перемешивание смеси и уплотнение ее в монолит.

Вязкость смесей связана с рядом других строительных свойств: пластичностью – жесткостью, расслаиваемостью, удобоукладываемостью, подвижностью.

6.Формуемость – свойство материалов и смесей, составленных из различных материалов, приобретать заданную форму при минимальной затрате сил и средств, формуемость смесей определяет плотность моно- литных материалов и влияет на их прочность, проницаемость, истирае- мость, стойкость в различных агрессивных средах.

7.Нерасслаиваемость – свойство смеси при транспортировании и формовании не отделять воду и не изменять однородность, полученную при изготовлении.

8.Спекаемость – уплотняемость черепка без изменения формы, свой- ство некоторых минеральных материалов (глин) по мере нагревания при обжиге, за счет частичного плавления наиболее легкоплавких компонен- тов частично размягчаться и уплотняться, а при охлаждении приобретать новые свойства, в том числе и высокую прочность.

9.Плавление – свойство материала по мере нагревания размягчаться, приобретать текучесть. Для каждого материала это свойство характеризу- ется интервалом температуры плавления.

10.Усадка – свойство материалов изменять наружные размеры за счет протекания в них физико-химических процессов.

При изготовлении керамических изделий различают усадку при сушке

иобжиге. Первая из них называется воздушной, вторая – огневой. Величи- на воздушной усадки в несколько раз больше огневой.

11.Маслоемкость – свойство пигментов только с определенными ко- личествами масла образовывать однородные суспензии с вязкостью, необ- ходимой для производства работ. Наиболее дешевой и долговечной будет краска с наименьшей маслоемкостью.

12.Укрывистость – кроющая способность, свойство пигментов, не- растворимых в воде и в связывающих материалах, закрывать слой контра-

23

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

стной краски. Чем выше укрывистость пигмента, тем меньше его требует- ся для покраски.

13. Слеживаемость – свойство рыхлых минеральных смесей сорбиро- вать на себя водяные пары и образовывать комья различного размера. Ес- ли зерна порошка вступают в химическую реакцию с водой, последующая активность таких порошков систематически уменьшается. Так снижается со временем активность цемента, это можно предотвратить с помощью поверхностно-активных добавок.

По мере углубления знаний в различных областях развития научных исследований совершенствуются знания в области технологии материа- лов, появляется необходимость выделения новых групп свойств, совер- шенствуется методика их определения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дайте классификацию свойств материалов.

2.Чем отличается плотность вещества от плотности материала?

3.Что такое пористость и относительная плотность материала?

4.Чем отличается гигроскопичность материала от влагоотдачи?

5.Сформулируйте понятие «водопоглощение».

6.Чем отличается водостойкость от влагостойкости?

7.Как оценивается водо- и газопроницаемость?

8.От чего зависит капиллярный подсос?

9.Как правильно определяется морозостойкость?

10.Чем отличается теплопроводность от термостойкости?

11.Что такое огнестойкость и огнеупорность?

12.Где можно столкнуться с усадкой?

13.Назовите стандартные образцы для определения прочности мате- риалов.

14.Что такое пластичность и хрупкость?

15.Чем характеризуется твердость материала?

16.В чем отличие износа от истирания?

17.Перечислите химические свойства материалов.

18.Что такое кислото- и щелочестойкость материала?

19.Чем адгезия отличается от когезии?

20.Что такое контракция?

24

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

21.Перечислите технологические свойства материалов.

22.Как можно изменить вязкость материалов?

23.Где проявляется спекаемость материала?

24.Назовите важнейшие технологические свойства красок.

25.Как определяется слеживаемость?

Рекомендуемая литература: [1, 5, 6, 7].

2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Физические свойства

2.1.1. Плотность вещества

Плотностью называют массу единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот.

Плотность веществ определяется двумя способами: пикнометрическим и с помощью объемомера (колбы Ле Шателье – Кандло), г/см3.

Для определения истинной плотности каменного материала из отобран- ной и тщательно перемешанной средней пробы отвешивают 200–220 г.

Кусочки отобранной пробы сушат в сушильном шкафу при температуре

тания.

25

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Определение плотности с помощью пикнометра. Для проведения испытания взвешивают чистый высушенный пикнометр, в который высы- пают до 10 г порошка из подготовленной пробы (рис. 8).

Рис. 8. Пикнометры: а – ПМЖ; б – ПКЖ; в – ПТТ

Затем в пикнометр наливают воду или другую инертную жидкость в таком количестве, чтобы пикнометр был заполнен не более чем на поло- вину своего объема. Для удаления воздуха из навески материала пикно-

метр выдерживают под вакуумом в эксикаторе до прекращения выделения пузырьков.

Воздух можно удалить кипячением пикнометра с содержимым на пес- чаной или водяной бане в течение 15–20 минут. После удаления воздуха в пикнометр доливают жидкость так, чтобы вогнутый мениск касался рис- ки, нанесенной на горлышке пикнометра. Затем пикнометр помещают в термостат или водяную баню с температурой (20+0,5) °С, где выдержива- ют 15 минут и еще раз проверяют положение мениска. После этого пик- нометр немедленно взвешивают, освобождают от содержимого, промы- вают, заполняют жидкостью до постоянного уровня, выдерживают в тер- мостате и снова взвешивают.

Плотность вещества ρ, г/см3 , вычисляют по формуле

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

где m1 и m2 – массы пикнометра соответственно без навески и с навеской, г; m3 и m4 – массы пикнометра с водой или инертной жидкостью соответст-

венно с навеской и без навески, г; ρжидк – плотность воды (1 г/см3) или другой инертной жидкости.

Плотность материала определяют параллельно для двух навесок с по- грешностью 0,01 г и вычисляют как среднее арифметическое этих опреде- лений. Расхождение между результатами параллельных определений не должно быть более 0,02 г/см3. В противном случае испытание проводят

чтобы вся градуированная часть шейки находилась в воде (рис. 9). Предварительно подготовленную, просушенную навеску порошка мас-

сой 80 г через воронку прибора всыпают небольшими равномерными пор- циями до тех пор, пока уровень жидкости в нем не поднимется до черты в пределах верхней градуированной части прибора. Разность между конеч-

ным и начальным уровнями жидкости в объемомере показывает значение объема порошка, всыпанного в прибор. Остаток порошка взвешивают. Масса порошка, всыпанного в объемомер, будет равна разности между ре- зультатами первого и второго взвешиваний.

27

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Истинная плотность материала, г/см3,

ρ = m − m1 ,

V

где m – навеска материала до опыта, г; m1 – остаток от навески, г; V – объ- ем жидкости, вытесненной навеской материала (объем порошка в объе- момере ), см3.

2.1.2. Средняя плотность

Средняя плотность – отношение массы материала к его объему в есте- ственном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами. Плотность, г/см3, кг/м3, т/м3, определяется как

ρ = m ,

V1

где m – масса материала, г; V1 –объем материала в естественном состоя- нии, см3.

Большинство строительных материалов имеет поры. Чем их больше в единице объема материала, тем меньше его плотность. Для жидкостей и материалов из расплавленных масс (стекло, металл) средняя плотность по значению практически равна истинной плотности.

От плотности материала в значительной мере зависят его физико- механические свойства, например, прочность и теплопроводность. Значе- ние плотности используют при определении его пористости, массы и раз- мера строительных конструкций. При определении средней плотности ма- териала можно использовать образцы как правильной, так и неправильной геометрической формы. От формы образца зависит метод определения плотности материала.

Определение средней плотности образца правильной геометриче-

ской формы. Для определения плотности образцы материала изготовляют в форме куба, параллелепипеда или цилиндра. Для пористых материалов кубы должны быть размерами не менее 100×100×100 мм, для плотных – не менее 40×40×40 мм. Для цилиндрических образцов диаметр и высота должны быть соответственно не менее 70 и 40 мм. Три образца высуши- вают в сушильном шкафу при температуре (110+5) °С, охлаждают в экси- каторе и хранят в нем до момента испытания.

28

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Штангенциркулем измеряют образцы с точностью до 0,1 мм и вычисля- ют их объем, после чего взвешивают на технических весах. Каждую грань измеряют в трех местах, принимая за окончательный результат среднее арифметическое трех измерений. При работе с цилиндрами проводят два взаимно перпендикулярных диаметра, измеряют их длину, кроме этого, из- меряют диаметры средней части цилиндра в середине его высоты (рис. 10). За окончательный результат принимают среднее арифметическое шести из- мерений диаметра и среднее арифметическое четырех измерений высоты.

Рис. 10. Схема измерения объема образцов: а – куба; б – цилиндра

Образцы любой формы со стороной размером до 100 мм измеряют с точностью до 0,1 мм, размером 100 мм и более – с точностью до 1 мм. Об- разцы массой менее 500 г взвешивают с точностью до 0,1 г, а массой 500 г и более – с точностью до 1 г.

Зная объем и массу образца, по формулам вычисляют его плотность как среднее арифметическое трех ее значений различных образцов.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ной трубкой 2 диаметром 8–10 мм, имеющей загнутый вниз конец. Когда избыток налитой воды стечет, под трубку подставляют взвешенный ста- кан 3. Каждый образец высушивают, взвешивают, а затем парафинируют, перевязывают прочной нитью и вторично взвешивают. При погружении

испытуемого образца в объемомер вытесняемая вода будет вытекать из трубки в стакан. После того как падение капель из трубки прекратится, стакан с водой взвешивают и определяют массу вытесненной воды.

Сначала определяют объем парафина, см3, затраченного на покрытие

образца

где m – масса сухого образца, г; m1 – масса образца, покрытого парафи- ном, г; ρп – плотность парафина, равная 0,930 г/см3.

После этого вычисляют плотность образца, г/см3,

m

ρ0 =V1 −Vn ,

где m – масса сухого образца, г; V1 – объем образца с парафином, численно равный массе воды, вытесненной образцом, см3; Vп – объем парафина, см3.

2. Определение плотности методом гидростатического взвешивания.

Сухой образец неправильной геометрической формы взвешивают на технических весах, затем парафинируют и снова взвешивают. После этого его подвешивают на тонкой нити к крючку приспособления, закрепленно- го на левом конце коромысла гидростатических весов (рис. 12).

Рис. 12. Взвешивание образца на гидростатических весах: 1 – сетка; 2 – подвеска;

3 – рычаг; 4 – плечи разновеса; 5, 6 – разновес

30

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com