Лабараторные работы(практикум)

У

Т

Н

Б

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

й

Лабораторные работы (практикум)

ги

р

Рекомендовано Центром учебной кн средств обучения Национального

о

института образования в качестве пособия для студентов строительных

специальн стей высших учебных заведений

т

и

з

о

п

е

Р

М и н с к 2 0 0 3

УДК 691.

В лабораторном практикуме с элементами НИРС приведены во-

просы для подготовки к выполнению и контрольные вопросы для

защиты лабораторных работ, общие сведения о свойствах строи-

тельных материалов, подлежащих испытанию и исследованию; при-

боры, образцы и материалы; методика проведения испытаний; фор-

мы записи полученных результатов по физико-механическим и тех-

нологическим свойствам природных и искусственных каменных

материалов, минеральных и органических вяжущих, теплоизоляци-

онных полимерных материалов, а также тематика научноУ-

исследовательских работ с использованием стандартных и совре-

менных неразрушающих методов исследований. Даны Тпрактиче-

ские задачи по строительным материалам.

Н

Составители:

Г.С.Галузо, А.Э.Змачинский, Г.Т.БШирокий

Рецензенты:

й

кафедра «Технология бетона строительных материалов»

и

Брестского государственн го технического университета;

зав. кафедрой химическ й технологии вяжущих материалов,

д-р

р

ехн. наук, пр фессор М.И.Кузьменков

(Белорусск й государс венный технологический университет)

о

т

и

з

о

п

е

© Галузо Г.С., Змачинский А.Э.,

Р

Широкий Г.Т., составление, 2003.

В в е д е н и е

Производство строительных материалов и изделий и строитель-

ство являются одними из самых материалоемких и энергопотреб-

ляющих отраслей народного хозяйства. Наряду с большой номенк-

латурой традиционных строительных материалов в настоящее вре-

мя появились новые, современные их виды.

Приконтролекачестваматериаловприихпроизводствеиприменении

важное значение имеют навыки правильного лабораторного контроля

характеристикисходныхматериаловиконечнойпродукциивцелом.

Н

Лабораторные работы составлены в соответствии с учебнойУпро-

граммой по дисциплине «Строительные материалы» для студентов

Б

строительных специальностей высших учебных заведенийТ. Издание

содержит 17 лабораторных работ, в каждой из которых от 5 до 7

заданий; контрольные вопросы для самостоятельной подготовки и

й

защиты выполненных лабораторных работ; перечень необходимых

приборов, оборудования; описание методики выполнения работы;

иалов

формы записи результатов работы и их анализ; нормативные доку-

менты и рекомендуемая литература.

В ходе выполнения

лабораторных

работ студенты знакомятся с ме-

тодиками определения основных ф з ко-механических и технологиче-

о

, учатся определять их важней-

ских свойств строительных мате

шие характеристики. Лаб

ат ные

аботы содержат элементы иссле-

учит

дований. Их выполнение сп с бствует повышению познавательной ак-

тивности студен ов,

анализировать полученные результаты, разви-

и

вает их творческое мышление и профессиональные способности. После

лабораторных работ в здании приведены примерная тематика научно-

исследовательск х работ и задачи практического характера для закреп-

о

ленияполученныхвпроцессевыполнениялабораторныхработ знаний.

Лаб рат рные работы подготовлены на основе методических ука-

заний кзлаб раторным работам, разработанных сотрудниками ка-

федры «Стр ительные материалы» за период с 1980 по 2003-й год

(доц. В.А.Богданом, В.А.Балашевичем, Г.С.Галузо, А.Э.Змачинским,

Р

Г.Т.Широким, ст. препод. Г.С.Горбацевич, В.И.Коваженковой, С.Г.Со-

пболевской).

Авторы предлагаемого лабораторного практикума переработали

еи дополнили имеющиеся работы, подготовили их в едином методи-

4. Что такое структура мате

ала?

р

свойства

относятся к структурным?

5. Какие физические

6. Какие физические св

зависят от структуры материала?

т

тносятся к гидрофизическим?

7. Какие свойс ва ма ериала

8. Какие свойс ва ма ериала

тносятся к теплофизическим?

и

1.2. Задания к лабораторной работе

Задание1. Определение средней плотности (плотности материала).

Задание2. Определениеистинной плотности (плотности вещества).

Заданиез3. Определение пористости строительных материалов.

Задание 4. Определение насыпной плотности и пустотности.

Заданиео5. Определение водопоглощения по массе и объему и

Р

расчет закрытой пористости материала.

пЗадание 6. Определение предела прочности при сжатии.

Задание7. Определение ударной прочности (сопротивления удару).

еЗадание 8. Определение истираемости искусственных каменных

3) теплофизические, характеризующие воздействие тепла на ма-

териал (теплопроводность, огнестойкость и др.).

Механические свойства определяют отношение материала к раз-

рушающему и деформирующему действию внешних механических

нагрузок (прочность, твердость, истираемость, упругость, пластич-

ность, хрупкость, сопротивление ударуи др.).

Химические свойства характеризуют способность материала к хи-

мическим превращениям и стойкость против химической коррозии.

Биологические свойства характеризуют способность материала

сопротивляться разрушающему действию растительных и живых

микроорганизмов (биостойкость).

Н

У

Технологические свойства характеризуют способность материала

подвергаться обработке (дробимость, шлифуемость, удобоукладыТ-

ваемость и др.).

Комплексные свойства характеризуют способность материала

й

долго и надежно сохранять свои качества в эксплуатационных ус-

ловиях (долговечность, надежность, совместимость).

разме-

и

Архитектурно-художественные сво стваБ– это форма,

ры, цвет, блеск, текстура.

р

В предлагаемой лабораторной работе определяются основные

физико-механические свойства отдельных видов строительных ма-

териалов.

о

т

1.4. Физические св йства строительных материалов

и

Задания

з

Задан е 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ

о

(ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛА)

Средняя плотность – это масса единицы объема материала в

естественн м состоянии (с пустотами и порами). Она вычисляется

е

утем деления массы образца на его объем. Среднюю плотность

Р

различных материалов сравнивают в сухом состоянии. Она изменя-

птся в пределах от 5…10 кг/м3 (для поропластов) до 7780 кг/м3 (для

1) полистирольного пенопласта (кубы с ребром 50 мм);

У

2) пеностекла строительного (70х70х70 мм);

3) древесины (20х20х30 мм);

4) кирпича керамического;

5) гранита (50х50х50 мм).

Н

Методика испытаний

Б

Образцы, предварительно высушенные до постояннойТмассы,

взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г (при массе

до 500 г) и с точностью до 1 г (при массе более 500 г).

естественном состоянии.

правильной

формы замеряют

Геометрические размеры образцов

штангенциркулем с точностью до 0,1 мм, если величина замера не

вильной

превышает 100 мм, и с точностью до 1 мм, если величина замера

свыше 100 мм. По этим линейным размерам вычисляют объем в

Объем крупных образцов непра-

формы определяют по объе-

т

му

(массе)

жидкости, вытесненной

рп груженным в объемомер образцом

и

(рис. 1.1).

з

о

Рабочая

жидкость (вода, бензин,

керосин, спирт) не должна взаимодей-

ствовать с образцом. Следует создать

такие условия, при которых жидкость

вытесняется всем объемом образца и

исключается возможность ее погло-

Рис. 1.1. Объемомер:

щения порами материала. Это обеспе-

1 – трубка; 2 – цилиндр;

чивается двумя способами:поверхность

о

3 – стакан

покрывают слоем парафина, препятст-

Р

пвующим проникновению жидкости внутрь образца в момент проведе-

ния испытания, либо предварительно насыщают образец жидкостью,

ечтобы во время опыта поглощения жидкости практически не наблюда-

ных данных по формуле

0

m

,

(1.1)

Ve

У

где m – масса образца, кг;

Т

Ve – объем в естественном состоянии, м3.

Результаты вычисления округляют до целого числа.

Результаты испытаний

Б

Результаты определения заносят в табл. 1.1 по предлагаемой

форме.

ТНа б л и ц а 1.1

й

Средняя плотность строительных материалов

№

Показатели

и

Наименование материала

пп

1

Масса сухого образца, кг

2

Масса воды,

вытесненной

об-

разцом неправильн й ф мы

3

плотность

Геометрические размерырб-

вильн

й ф рмы, м

разца пра

4

Объем образца, м3

5

заключении

, кг/м3

Средняя

о

Заключение

п

необходимосделать анализполученных результатов.

е

В

Задание 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ

Р

(ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВА)

константа вещества, из которого состоит материал. Для строитель-

ных материалов она изменяется в пределах от 900 (для полимеров)

до 7980 кг/м3 (для стали). Для материалов и изделий, имеющих оди-

наковый вещественный состав, истинная плотность одинакова (на-

пример, керамический кирпич и керамзит). В табл. 1.2 приведены

численные значения истинной плотности отдельных строительных

материалов.

У

Т а б л и ц а 1.2

Средняя и истинная плотность отдельных строительных материалов

№

Н

Плотность, кг/м3

пп

Наименование материала

Т

средняя

истинная

1

Древесина (сосна)

Б

1530

400…500

2

Древесноволокнистая плита

200

1500

3

Полимерный материал стекло-

2000

2000

пластик

4

Вспененный полимер м пора

10…20

1200

5

Стекло оконное

2550

2550

6

Пеностекло

р

й150…300

2550

7

Кирпич керамический

1600…1900

2600…2700

8

Бетон тяжелый

о

и

2400

2600

9

т

500

2580

Бетон ячеистый

10

Природный камень гранит

2500…2900

2700…3000

Чт

бы

пределитьистинную плотность, необходимо

высушить и

11

Песок кварцевый

1500…1700

2500…2600

з

Истинную плотность определяют для того, чтобы вычислить по-

о

ристость матер ала, зная его среднюю плотность.

п

измельчить пробу материала. Чем больше степень измерения, тем

л тнее расп ложены частицы в объеме и тем меньше ошибка экс-

е

римента.

Приборы и материалы

Р

1. Весы технические с погрешностью взвешивания до 0,1 г.

2. Прибор Ле-Шателье.

9

силикатного, песка кварцевого).

Методика испытаний

Подготавливают пробу измельченного материала массой 150…200 г,

Н

всыпают в бюкс для взвешивания, высушивают до постояннойУмас-

сы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе над кон-

центрированной серной кислотой. Затем отвешивают с точностьюТ

до 0,01 г две навески массой по 50 г каждая.

Определение истинной плот-

й

ности проводят в следующей

последовательности.

Прибор

Ле-ШательеБ(рис. 1.2) запол-

р

няют водой до нижней отмет-

, при этом уровень воды

о

определяют по нижнему ме-

ниску.

т

киПрибор Ле-Шателье пред-

ставляет собой стеклянную кол-

бу вместимостью 120…150 см3

з

с узким

высоким горлом и

расширением в средней его

Рис. 1.2. Пр бор Ле-Шателье (а) и вид

части. На горле колбы ниже

прибора

уширения нанесена

метка, а

в рабочем состоянии (б):

выше –

шкала с делениями

и

1 – бъем мер; 2 – сосуд с водой;

ценой 0,1 см3. Объем между

3 – штатив; 4 – термометр

нижней

и верхней

метками

шкалы равен 20 см3. Точного заполнения можно добиться, если за-

Р

лить воду с небольшим избытком и затем отсосать ее фильтроваль-

пной бумагой. После заполнения свободную от жидкости часть при-

бора протирают тампоном из фильтровальной бумаги. Навеску по-

ерошка через воронку прибора ложечкой всыпают небольшими пор-