Строительные материалы и изделия: Журнал лабораторных работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Кафедра технологии строительных материалов и изделий А.А.МАКАЕВА, В.А.ГУРЬЕВА, А.И.КРАВЦОВ, Л.Т.РЕДЬКО, Л.В.СОЛДАТЕНКО, Т.И.ШЕВЦОВА СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2003

ББК 38.3 я7 М – 54 УДК 69(076.5)

Рецензент кандидат технических наук Турчанинов В.И.

М-54

Макаева А.А., Гурьева В.А., Кравцов А.И., Редько Л.Т., Солдатенко Л.В., Шевцова Т.И. Строительные материалы и изделия: Журнал лабораторных работ. -Оренбург: ГОУ ВПО «ОГУ», 2003. – 56 с.

Журнал лабораторных работ предназначен для оформления лабораторных работ по контролю свойств строительных материалов и изделий для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по специальностям 290100, 290200, 290300, 290500, 290600, 291000, 052400 для очной, вечерней и заочной форм обучения.

М

3306000000 6 Л 9 − 01

ББК 38.3я7

© Макаева А.А. и др., 2003 © ГОУ ВПО ОГУ,2003

2

1 Лабораторная работа №1

Определение основных физико-механических свойств строительных материалов 1.1 Определение физических свойств 1.1.1 Определение истинной плотности 0 Инертная жидкость Температура жидкости С Материал _____ Масса порошка _ г Масса пикнометра с навеской, m г Масса пустого пикнометра, m1 ______________________________г Масса пикнометра с водой, m2 ______________________________г Масса пикнометра с навеской и водой, m3 ____________________г Плотность жидкости, рж_ г/см3 Истинная плотность материала, р г/см3 ρ ⋅ 103 кг/м3

Расчетная формула: ρ=

m − m1 ⋅ ρт m − m1 + m2 − m3

(1.1)

ρ=

Схема опыта

3

Таблица 1.1- Истинная и средняя плотности некоторых строительных материалов Истинная плотность, Средняя плотность, Материал 3 кг/м кг/м3 Гранит 2800-2900 2600-2700 Известняк плотный 2400-2600 2100-2400 Туф вулканический 2600-2800 900-2100 Бетон тяжелый 1800-2500 Бетон легкий 500-1800 Кирпич керамический 2600-2800 1600-1800 Древесина сосны 1550-1600 500-600 Песок 2600-2700 1400-1600 Пенопласты 1300-1400 20-50 Стекло 2400-2600 2400-2600 Сталь строительная 7800-7850 7800-7850 1.1.2 Определение средней плотности материалов Расчетная формула ρm =

m V

(1.2)

1.1.2.1 Определение средней плотности на образцах правильной геометрической формы Таблица 1.2 - Результаты испытаний

Показатели, размерность

Результаты опыта

Масса образца в сухом состоянии, m, г Размеры, см: − длина − ширина − высота Объем образца, V, см3 Средняя плотность, ρ, г/см3 3 ρ ⋅ 103 , кг/м

4

1.1.2.2 Определение средней плотности материала на образцах неправильной геометрической формы Масса сухого образца, m_______________________________г Масса образца, покрытого парафином, m1 г Объем образца с парафином, V1 см3 Объем парафина, Vп, см3

Vn =

m1 − m

(1.3)

ρn

Vn =

где ρ n =0,93 г/см3 Средняя плотность образца, неправильной геометрической формы:

ρm =

m V1 − Vn

(1.4)

ρm =

1.1.3 Определение пористости

П = (1 − ρ т / ρ ) ⋅ 100 %

(1.5)

П= 1.1.4 Определение насыпной плотности Таблица 1.3 - Результаты испытаний Показатели Масса сосуда, m Масса сосуда с материалом, m1 Масса материала, m2 Объем сосуда, V Насыпная плотность: ρ н

ρ н ⋅ 103

Единицы измерения кг кг кг л кг/л кг/м3

Результаты опыта

5

1.1.5 Определение пустотности Расчетная формула:

Vмп = (1 − ρ н / ρ т ) ⋅ 100 %

(1.6)

Vмп =

1.1.6 Определение влажности материалов Материал Таблица 1.4 - Результаты испытаний Единицы измерения

Показатели Масса исходной навески, т1

г

Масса сухой навески, т2

г

Относительная влажность материала, Wотн Абсолютная влажность материала, Wабс

% %

Результаты опыта

Расчетные формулы:

Wотн =

т1 − т2 ⋅100% т1

(1.7)

т1 − т2 ⋅ 100% т2

(1.8)

Wотн =

Wабс = Wабс =

6

1.1.7 Определение водопоглощения и оценка морозостойкости материала Материал Таблица 1.5 - Результаты испытаний Показатели Масса сухого образца, m2 Масса образца, выдержанного в воде, m1 Время выдержки Средняя плотность, ρ m Водопоглощение по массе, Wm Водопоглощение по объему, WV Коэффициент насыщения пор, Кн

Единицы измерения г г ч г/см3 % %

Результаты опыта

Расчетные формулы:

Wm =

m1 − m2 × 100% m2

(1.9)

m1 − m2 × ρ × 100% m2

(1.10)

Wm=

WV =

WV =

Кн=WV/П

(1.11)

Кн= Вывод: По значению Кн материал ______морозостоек.

7

1.2 Определение механических свойств 1.2.1 Определение предела прочности при изгибе и сжатии Материал Таблица 1.6- Результаты испытаний Показатели Предел прочности при изгибе, Rизг

Единицы измерения Результаты опыта кгс/см2 см2

Площадь образца, F Разрушающая нагрузка при сжатии, Р

кН* кгс кгс/см2

Предел прочности при сжатии,Rсж Формула для расчета:

Rсж =

Р F

(1.12)

Rсж =

1.2.2 Сопротивление удару Материал_____________________________________ Таблица 1.7- Результаты испытаний Показатели Размеры: длина ширина высота Объем образца, V

Единицы измерения Результаты опыта см см см см3

Масса груза, m

кг

Высота падения груза, вызывающего появление первой трещины на образце, h

см

Сопротивление удару, Rу Rу·10-2

Н·см/см3 Дж/см3

8

Расчетная формула:

Rу =

A mgh mg (1 + 2 + ... + n) = = V V V

(1.13)

RV =

Оценка

Подпись преподавателя

* 1 кН/см2=10МПа~100 кгс/см2

9

2 Лабораторная работа №2 Испытание керамического кирпича 2.1 Внешний осмотр кирпича Общий вид кирпича:

Таблица 2.1 – Соответствие керамического кирпича требованиям ГОСТ 530 - 95 по размерам и показателям внешнего вида Показатели внешнего вида 1. Отклонение от линейных размеров, мм: по длине по ширине по толщине 2.Отклонение от перпендикулярности граней, мм, не должно превышать 3.Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм, шт 4.Отбитости и притупленности ребер глубиной не более 10 мм и длиной от 10 до 15 мм, шт 5.Трещины протяженностью до 30 мм по постели полнотелого кирпича и пустотелых изделий не более чем до первого ряда пустот, шт: на ложковых гранях на тычковых гранях

Допускаемые отклонения по ГОСТ 530-95

Результаты измерения опытного образца

±5 ±4 ±3 ±3 2

2

1 1

2.2 Определение водопоглощения кирпича

10

Расчетная формула: Wm =

m1 − m 100 % m

(2.1)

Wm = Таблица 2.2 – Результаты определения водопоглощения кирпича № п/п Масса сухого кирпича, Масса насыщенного водой m, г кирпича, m1, г

Водопоглощение, Wm, %

2.3 Определение предела прочности кирпича при изгибе Таблица 2.3 – Результаты испытаний № Ширина Толщина кирпича кирпича,b,см кирпича,h,см

Разрушающая нагрузка,Р, кгс

Предел прочности при изгибе,Rизг,кгс/см2

Расчетная формула:

Rизг =

3Pl 2bh 2

(2.2)

Rизг=

11

2.4 Определение предела прочности при сжатии кирпича Таблица 2.4 – Результаты испытаний Размеры образца по плоскости склейки, см кирпича a b №

Площадь образца F= a·b, см2

Предел прочности при сжатии, Rсж, кгс/см2

Расчетная формула:

Rсж =

P F

(2.3)

Rсж =

Вывод: По значениям соответствующих показателей Rсж и Rизг марка кирпича ________, по водопоглощению ____ соответствует, по внешним признакам ____ удовлетворяет значениям ГОСТ 530-95.

Оценка

Подпись преподавателя

12

3 Лабораторная работа № 3 Испытание извести строительной воздушной 3.1 Содержание активных оксидов кальция и магния в извести Результаты титрования заносят в таблицу 3.1 Таблица 3.1 – Определение содержания активных СаО и Мg0 в извести Показатели опыта Навеска извести, m, г Количество 1 Н НСl, израсходованной на титрование, V, мл Титр 1 Н НС1 по СаО + МgO, умноженный на 100 Содержание активных СаО+МgO определяется по формуле: CaO + MgO = k

Результаты опыта

2,8

2.8 ⋅ V ,% m

k -поправочный коэффициент на титр

раствора HCl, (≈1,0)

3.2 Определение температуры и времени гашения извести Результаты определения заносят в таблицу 3.2 Таблица 3.2 – Определение скорости гашения извести Показатели опыта Навеска негашеной извести, г Количество воды, мл Время начала опыта, ч., мин Температура (°С): в начале опыта через каждую минуту

Результаты опыта

в конце опыта Время конца опыта, ч., мин Скорость гашения, мин

13

3.3 Определение степени дисперсности негашеной извести Результаты записывают в таблицу 3.3 Таблица 3.3 – Определение степени дисперсности извести Показатели опыта Навеска извести, m Остаток на сите №02, m02 Остаток на сите №02 определяется по формуле:

Ед. изм. г г

Результаты опыта

%

m02 ⋅ 100 % m

Остаток на сите № 008, m008 Остаток на сите № 008, определяется по формуле:

г

т008 ⋅ 100 % т

%

Таблица 3.4 – Технические требования к негашеной комовой или молотой извести (ГОСТ 9179-77) Нормы Наименование показателей

Кальциевая известь сортов

Магнезиальная и доломитовая известь сортов

1 Содержание активных СаО + МgO в пересчете на сухое вещество, %, не менее : а) без добавок

2

3

4

5

6

7

90

80

70

85

75

65

б) с добавками

65

55

-

60

50

-

Содержание активных МgO, %, не более

5

5

5

Содержание не погасившихся зерен, %, не более

7

11

14

20(40) 20(40) 10

15

20

15

Продолжение таблицы 3.4 1

2

3

4

5

6

7

Тонкость помола: остаток на ситах № 02, %, не более

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

№ 008, %, не более

15

15

15

15

15

15

8 25 25

8 25 25

8 25 25

8 25 25

8 25 25

8 25 25

Скорость гашения, мин: Быстрогасящаяся, не более Среднегасящаяся, не более Медленногасящаяся, не менее

Примечание: в скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.

Вывод: по содержанию активных СаО и Мg0 известь относится к ______ сорту; по скорости гашения известь _______________________; по тонкости помола известь _____________соответствует требованиям ГОСТ 9179-77.

Оценка

Подпись преподавателя

16

4 Лабораторная работа № 4

Испытание строительного гипса 4.1 Определение тонкости помола Таблица 4.1 – Определение тонкости помола гипса Навеска гипса, m, г, 50

Остаток на сите №02, m02, г

Тонкость помола, %

Расчетная формула: ТП =

m 02 100% m

(4.1)

ТП= 4.2 Определение стандартной консистенции (нормальной густоты) гипсового теста Таблица 4.2 - Определение нормальной густоты гипсового теста. № опыта 1 2 3

Навеска гипса, г

Количество воды, мл

Диаметр лепешки мм

Нормальная густота гипсового теста, %

300

Д мм

В мл

График 4.1 - Зависимость диаметра расплыва гипсового теста от содержания воды 17

4.3 Определение сроков схватывания гипсового теста Таблица 4.3 - Результаты испытаний Количество гипса, г

Количество воды, мл

Время затворения, ч. мин

Сроки схватывания, мин начало

конец

200

Н мм

t мин

График 4.2 – Изменение глубины погружения иглы при схватывании гипсового теста. 4.4 Определение предела прочности при изгибе и сжатии образцов из гипсового теста Таблица 4.4 - Определение пределов прочности при изгибе и сжатии № п/п

Изгиб предел прочности Rизг МПа (кгс/см2)

площадь образца F, см2

Сжатие разрушающая предел прочности Rсж нагрузка Р, МПа (кгс/см2) кгс

1 2

25

3

18

Вывод: в зависимости от тонкости помола индекс исследуемого гипса ___________, вид гипсового вяжущего ________________. Нормальная густота гипсового теста, т.е. количество воды, необходимое для получения теста стандартной консистенции (при диаметре расплыва гипсовой лепешки 180±5 мм), составляет ____% массы вяжущего. В зависимости от сроков схватывания испытываемый гипс имеет индекс______ и относится к ______________________виду. В соответствии с техническими условиями по ГОСТ 125-79 марка гипсового вяжущего ______. Полное условное обозначение гипсового вяжущего ________________.

Оценка

Подпись преподавателя

19

5 Лабораторная работа №5 Испытание портландцемента 5.1 Определение тонкости помола цемента по остатку на сите Таблица 5.1 - Результаты испытаний Навеска цемента, m, г

Остаток на сите №008, m008 ,г

Тонкость помола, % (m008/m)100

50 5.2 Определение тонкости помола цемента по удельной поверхности

S уд = Κ ∗

Μ Τ m

(5.1)

S уд =

Таблица 5.2 - Определение удельной поверхности цемента № Масса опы цемента та m, г

Постоянная прибора, k

Время, T, с

Высота слоя h,см

Температура воздуха, о С

Табличное значение М

Удельная поверхность, Sуд,см2/г

5.3 Определение нормальной густоты цементного теста Таблица 5.3 - Результаты испытаний № опыта

Навеска цемента, г

Количество воды, г

Пестик не доходит до пластинки, мм

Нормальная густота цементного теста, %

400

20

5.4 Определение сроков схватывания цемента Таблица 5.4 – Результаты испытаний

№ опыта

Нормальная густота цементного теста, %

Время затворения цемента водой и Глубина подалее через 10 мин. гружения после определения иглы, мм нормальной густоты ч. мин

Сроки схватывания цементного теста, ч. мин. начало конец

5.5 Определение консистенции цементного раствора Стандартная консистенция раствора, соответствующая расплыву конуса в пределах 106…115 мм, достигается при В/Ц=_________ и составляет _______мм. 5.6 Определение предела прочности цемента при изгибе Таблица 5.5 – Результаты испытаний № образца

Дата изготовле- испытания ния балочек балочек

Предел прочности при изгибе, кгс/см2 балочки среднее

Среднее значение предела прочности при изгибе через 28 сут,кгс/см2

21

5.7 Определение предела прочности цемента при сжатии Таблица 5.6 – Результаты испытаний Результаты испытаний № образца

разрушающее усилие Р, кгс

предел прочности при сжатии,кгс/см2

Средняя величина предела прочности при сжатии, кгс/см2

Средняя величина предела прочности при сжатии через 28 сут, кгс/см2

Вывод: на основании результатов испытаний проведенных в заданиях 5.6 и 5.7 марка или активность цемента _____соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85. В зависимости от тонкости помола цемента по остатку на сите №008 исследуемый цемент ______удовлетворяет требованиям ГОСТ 10178-85. Исследуемый цемент имеет удельную поверхность____________см2/г. Водопотребность цемента, т.е. количество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты, составляет _________% массы цемента. По срокам схватывания исследуемый цемент _____удовлетворяет требованиям ГОСТ 10178-85.

Оценка

Подпись преподавателя

22

6 Лабораторная работа № 6 Испытание заполнителей для тяжелого бетона 6.1 Определение зернового состава и модуля крупности песка Таблица 6.1 - Определение содержания в песке фракций гравия - зерен крупностью 5-10 мм (Гр 5) и выше 10 мм (Гр 10) в процентах по массе Параметры m5, остаток на сите с отверстиями 5 мм, г

Результаты

Примечания

m10, остаток на сите с отверстиями 10мм, г m0- масса исходной пробы, г

Гр 5= (m5/m0)100%

Гр 10= (m10/m0)100%

Для оценки зернового состава песка от массы материала прошедшего через сито с отверстиями 5 мм отбирают навеску массой 1 кг и просеивают через набор сит с отверстиями 0,16; 0,35; 0,63; 1,25; 2,5мм записывают в форме таблицы 6.1 и изображают графически в виде кривой просеивания (см. рисунок 6.1), при этом кривая должна укладываться в область установленную ГОСТ 26633-91 (см. рисунок 6.2 и таблицу 6.2)

23

Таблица 6.2-Зерновой состав песка Размеры отверстий сит, мм

Остатки на ситах

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

Прошло через сито с сеткой, 0,16

Частные, г Частные, % ai =

mi * 100% m

Полные, % Ai=a2,5+a1,25+a0,63+...+ai Где- mi- масса остатка на данном сите, г; m – масса просеиваемой навески, г. а2,5, а1,25, а0,63...аi- частные остатки на соответствующих ситах стандартного набора.

А2,5

20

А1,25

40

А0,63

60

А0,315

80

А0,16

5,0

2,5

1,25

0,63

0,315

100

0,16

Полные остатки на ситах,%

0

Размеры отверстий сит, мм Рисунок 6.1-Кривая просеивания песка Определение модуля крупности песка Мк производят на основании данных просеивания по формуле: Мк=(А2,5+А1,25+А0,63+А0,315+А0,16)/100 (6.1) где А2,5, А1,25, А0,63, А0,315, А0,16- полные остатки на ситах с отверстиями песка 2,5...0,16мм,%. Мк= 24

Полные остатки на контрольных ситах,% по массе

0 20

1

40

2

3

4

60

80

5,0

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

100

Размеры отверстий контрольных сит ,мм 1-нижняя граница крупности песка (модуль крупности 1,5) 2-нижняя граница крупности песка (модуль крупности 2,0) для бетонов класса В 15 и выше; 3-нижняя граница крупности песка(модуль крупности 2,5) для бетонов класса В 25 и выше; 4-верхняя граница крупности песка (модуль крупности 3,25). Рисунок 6.2-Требования ГОСТ 26633-91 к зерновому составу песка Таблица 6.3-Требования ГОСТ 26633-91 к зерновому составу песка Размеры отверстий контрольных сит, мм

Параметр 2,5 Полные остатки на ситах, % для бетонов тяжелых и мелкозернистых

1,25

0,63

0,315

0,16

Модуль крупности Мк

менее0,16

1,5-3,25 0-20

5-45

20-70

35-90

90-100

0-10

25

6.1.2 Определение зернового состава щебня Для испытания используют в качестве аналитической пробы лабораторную пробу не менее, указанной в таблице 6.3. Таблица 6.4 - Масса лабораторной пробы в зависимости от наибольшего номинального размера зерен D, мм Наибольший номинальный размер зерен D, мм Масса пробы, кг

10

20

40

свыше 40

5.0

10.0

20.0

40.0

Таблица 6.5 - Зерновой состав щебня Остатки на ситах Частные, г

70

Размеры отверстий сит, мм 40 20 10 5

2,5

Частные ai= (mi/ m)100, % где: mi- масса остатка на данном сите, г ; m – масса пробы, г. Полные Ai=ai+ai+1+ai+2....an где: ai; ai+1; ai+2; an- частные остатки на i-ом сите и всех ситах стандартного набора с большим размером отверстий. i; i+1; i+2...n- порядковые номера сит стандартного набора. На основании данных таблицы 6.5 строится кривая просеивания щебня (гравия), рисунок 6.3 и определяется наибольший и наименьший размер зерен. За наибольший размер зерен D принимают размер ячейки сита, на котором полный остаток не превышает 5%, за наименьший размер зерен d принимают размер отверстий нижнего сита, полный остаток на котором составляет не менее 95%. 26

Полные остатки на контрольных ситах , % по массе

0

5%

20 40 60 80 100

95% 0

5

10

15

20

40

Размеры отверстий контрольных сит, мм Рисунок 6.3 - Кривая зернового состава щебня Днаиб=20мм,Днаим=5мм

Таблица 6.6 - Зерновой состав щебня (гравия) данной фракции Остатки на ситах Частные, г. Частные, % Полные, %

d

Размер отверстий сит, мм 0,5(D+d) D

1,25D

По полученным данным строят график на рисунке 6.4.

Щебень (гравий) признают годным по зерновому составу, если его кривая рассева располагается в заштрихованной части графика (см. рисунок 6.4), что соответствует требованиям таблицы 6.7.

27

Полные остатки на контрольных ситах , % по массе

0

20

40

60

80

100

d

0.5(d+D)

D

1.25D

Размеры отверстий контрольных сит, мм. Рисунок 6.4 – График зернового состава крупного заполнителя Таблица 6.7 – Требования к зерновому составу щебня (гравия) ГОСТ 8267-93 Диаметр отверстий контрольных сит, мм Полные остатки на ситах, % по массе

d

0,5(d+D)

D

1,25D

от 90 до 100

от 30 до 80

до 10

до 0,5

Вывод: ___________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Оценка Подпись преподавателя . 28

7 Лабораторная работа № 7 Определение состава тяжелого бетона 7.1 Исходные данные В зависимости от назначения бетона и конструктивных требований назначаются: средняя прочность______ МПа, удобоукладываемость (осадка конуса в сантиметрах, или жесткость в секундах)______, способ уплотнения ________. Остальные данные для расчета получают по результатам входного контроля исходных материалов. Примерные варианты даны в приложении. Для цемента: наименование _______; активность Rц, __________МПа; истинная плотность ρц________, г/см3; насыпная плотность ρнц_______, кг/м3. Для песка: истинная плотность песка ρn________, г/см3, насыпная плотность песг/см3. Для щебня средняя плотность щебня ρщ______, г/см3; нака ρнп сыпная плотность щебня ρНЩ________, кг/м3, наибольшая крупность щебня Dнаиб_________; пустотность щебня Vпуст, %, которая определяется по формуле: Vпуст = (1 −

ρ нщ ) ⋅ 100% ρщ

(7.1)

где ρнщ – насыпная плотность щебня, г/см3, ρщ - средняя плотность щебня, г/см3. Vпуст =

7.2 Расчет состава бетона Таблица 7.1 Расчет состава бетона Расчетные формулы Значение В/Ц для обычного бетона В/Ц = ARЦ / /(Rб + А 0,5 RЦ) Расход воды Расход цемента Ц = В/В/Ц Расход щебня Щ=1000/((α VПУСТ / ρНЩ)+(1/ρЩ)) Расход песка П = (1000 –(Ц/ρЦ +В+Щ/ρЩ) Проверка (Ц/ ρц + В + П / ρ п + Щ / ρ щ ) = 1000

Расчет

где Ц, Щ, В – расход цемента, щебня и воды, кг; 29

ρЦ, ρП – истинная плотность цемента и песка г/см3; ρЩ – средняя плотность щебня, г/см3. VПУСТ – пустотность щебня в относительных единицах; α- коэффициент раздвижки зерен щебня раствором (см. методические указания к лабораторному практикуму, таблица 7.3). Rц – активность (марка цемента), кг/см2; Rб – требуемая прочность бетона, кг/см2; А– коэффициент учитывающий качество крупного заполнителя (см. методические указания к лабораторному практикуму, таблица 7.1) Таблица 7.2 - Определение расхода материалов на пробный замес № ЦV = V ·Ц·0,001 ВV = V ·В· 0,001 ПV = V ·П· 0,001 ЩV = V· Щ ·0,001

где ЦV, ВV, ПV, ЩV – расход материалов на опытный замес, кг; Ц, В, П, Щ – расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кг; V – объем пробного замеса, дм3; 0,001 – переходной коэффициент. 7.3 Производственный состав бетона Таблица 7.3 – Расчет производственного состава бетона Показатель Формула Составы бетона иногда выражают соотношением по массе между цеЦ/Ц : П/Ц :Щ/Ц= ментом, песком и крупным запол1:х:у нителем с указанием В/Ц и активности цемента в виде Ц: П: Для оценки объема получаемой бе- β=Vб/(VЦ+VП+VЩ) тонной смеси используют коэффи- =Ц/ρНЦ +П/ρНП+ Щ /ρ циент выхода бетонной смеси: НЩ Потребность материалов на замес ЦЗ = βVЗЦ определенной емкости или для вы- ВЗ = βVЗВ полнения объема строительноПЗ=βVЗП монтажных работ. ЩЗ = βVЗЩ Номинальный (лабораторЦП = Ц ный)состав пересчитывают на поПП = П (1+WП) левой (с учетом влажности заполЩП = Щ (1+WЦ) нителей) по формулам ВП=В–(ПWП+ЩWЩ)

Расчет

30

где Ц, П, Щ –соответственно расход цемента песка и щебня, кг. VЦ, VП, VЩ – объемы цемента, песка и щебня, м3; ρ НЦ , ρ НП, ρ НЩ – насыпная плотность соответственно цемента, песка и щебня, кг/м3; Vб – фактический объем потребной бетонной смеси, м3. β - коэффициент выхода бетонной смеси; VЗ – объем замеса, м3 ЦП, ПП, ЩП, ВП – расходы материалов для производственного состава бетона, кг; Wп, WЩ - влажность песка и щебня, выражается в относительных единицах. 7.4 Приготовление пробного замеса , определение удобоукладываемости и корректировка состава бетонной смеси

Таблица 7.4 – Результаты корректировки состава бетонной смеси Материал

Расчетный расход материалов на пробный на 1 м3 замес

Изменение расхода материалов при корректировке 1 2 3

Цемент, кг Песок, кг Щебень, кг Вода, л Суммарный расход материала, кг Осадка конуса, см Жесткость, с

31

7.5 Обработка и оценка результатов Результат испытаний образцов бетона на сжатие заносят в таблицу 7.5. Таблица 7.5 – Результаты испытаний образцов тяжелого бетона Номер образца Свойство 1 2 3 Дата изготовления образцов Дата испытания Заданная средняя прочность кгс/см2 ( МПа) Масса образца, г Размер образца, см Номер испытательной машины, шкала Разрушающая нагрузка, кгс Средняя прочность образца в момент испытания R=F/A, кгс/см2 Прочность бетона, приведенная к базовому образцу R=αF/A кгс/см2 Средняя прочность серии образцов, МПа Отклонение от заданной средней прочности R28б – прочность в возрасте 28 суток; МПа R 28б = R nб lg 28 / lg n

32

где F – разрушающая нагрузка, кгс; А – площадь рабочего сечения образца, см2; α - масштабный коэффициент для приведения прочности бетона к прочности в образцах базового размера для образцов со сторонами 70, 100, 150, 200 мм соответственно 0,85; 0,95; 1,00; 1,05. где R 28б - прочность бетона в возрасте 28 суток, МПа; R nб - прочность бетона в возрасте n суток, МПа; n - число дней твердения бетона, n > 3.

Вывод _______________________________________________________ __________ _____________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

Оценка

Подпись преподавателя

33

8 Лабораторная работа №8 Строительный раствор 8.1 Расчет состава строительного раствора с требуемой прочностью при сжатии в возрасте 28 суток нормального твердения МПа, (марка М ) Исходные данные: Активность используемого цемента Rц Вид добавки Подвижность растворной смеси, см Вид заполнителя Характеристики заполнителя: Насыпная плотность ρ нп = г/см3 Истинная плотность ρип = г/см3 Модуль крупности песка Мк= А) Расход цемента на 1 м3 песка определяют по формуле Н.А. Попова: Rρ28 = κ ⋅ Rц ( Ц − 0,05) + 4

(8.1)

отсюда: Ц =

Rρ28 − Ц

κ ⋅ Rц

(8.2)

+ 0,05

т/м3 песка

Ц=

Б) Расход воды на 1м3 песка определяем по формуле:

Rρ28 = 0.25 ⋅ Rц (

Ц − 0,4) В

(8.3)

Отсюда цементно-водное отношение: Rρ28 Ц = + 0,4 В 0.25 ⋅ Rц

(8.4)

Ц = В

34

Расход воды: В=

Ц Ц /В

т/м3 песка (8.5)

В=

В) Расход пластифицирующей добавки определяют по формуле: Rц =

Rρ28

(8.6)

1−κд ⋅ Д

Отсюда: Д=

Rц − Rρ28 ⋅ κ д ⋅ Rц

⋅Ц

(8.7) т/м3 песка

Д =

Г) Расход песка П= ρ нп ⋅ 1м3 П=

(8.8) кг

8.2 Приготовление растворной смеси Расход материалов на лабораторный замес: Песок, П=1л Цемент, Ц=Ц/1000 Воды, В=В/1000 Добавки Д=Д/1000

кг кг кг

Продолжительность перемешивания 5 минут. 8.3 Определение подвижности смеси с помощью прибора «конуса» Таблица 8.1 – Определение подвижности растворной смеси № замеса

Добавлено воды, л

Общий расход воды, л

Подвижность смеси, см

35

8.4 Определение предела прочности раствора на сжатие и установление его соответствия заданным требованиям Изготовление образцов: Размеры изготовленных образцов, см: а ,в Дата изготовления Условия твердения Масса формы, кг: пустой с растворной смесью Фактическая средняя плотность растворной смеси ρ ср Состав раствора в относительных единицах

,h

г/см3

Ц Д П : : ; Ц Ц Ц

Испытание образцов: Размеры образцов после твердения, см: а ,в Масса образцов, г: 1 ,2 Средняя плотность ρ = г/см3, Дата испытания Фактический срок твердения

,h ,3

кг/м3 суток.

Схема испытания

Расчетные формулы для определения прочности

36

Таблица 8.2 – Результаты испытаний Показатели, размерность

1

Образцы 2

3

Примеч

Масса, кг Объем, м3 Средняя плотность, кг/м3 Площадь поперечного сечения, м2 Разрушающая нагрузка, кгс Возраст образца n, сутки Предел прочности при сжатии (кгс/см2) через суток Предел прочности через 28 суток, МПа Марка раствора

Выводы ______________________________________________ Оценка

Подпись преподавателя

37

9 Лабораторная работа №9

Испытания битумных вяжущих веществ 9.1. Определить марку нефтяного битума и установить области его применения Общие данные о химическом и групповом составе:

Плотность

г/см3;

кг/м3.

Таблица 9.1 – Физико-механические свойства нефтяных битумов Марка битума 1 БН-50/50 БН-70/30 БН-90/10 БНК-45/180 БНК-90/40 БНК-90/30 БНД-200/300 БНД-130/200 БНД-90/130 БНД-60/90 БНД-40/60 БН-200/300 БН-130/200 БН-90/130 БН-60/90

Температура, 0С Глубина проРастяжимость никание иглы при 250С, см., размягчевспышки, 0 при 25 С; не менее ния, не мене ниже 0,1мм нее 2 3 4 5 Строительные битумы 41…….60 40 50 220 21…….40 3 70 230 5……20 1 90 240 Кровельные битумы 140…..220 Не нормируется 40…50 240 35……45 Не нормируется 85…95 240 25…..35 Не нормируется 85…95 240 Дорожные битумы 220 35 201…300 220 40 70 131…200 230 43 65 91…130 230 47 55 61…90 230 51 45 40…60 220 33 201…300 230 38 80 131…200 240 41 80 91…130 240 45 70 60…90

38

9.1.1 Определение вязкости битума (ГОСТ 11501-78) Прибор Масса груза, г Продолжительность испытания Температура воды в приборе, 0С Один градус шкалы прибора соответствует прониканию иглы в битум на

Схема прибора

Таблица 9.2 – Результаты испытаний Измерения; град 2

Показатели 1

3

Отсчет до погружения иглы Отсчет после погружения иглы Глубина погружения иглы Среднее значение (из 3-х опытов) глубины проникания иглы Расхождение результатов испытаний не должно превышать значений, указанных в таблице 9.3. Таблица 9.3 – Допускаемые отклонения Глубина проникания иглы; град. 0…40 Свыше 40 до 130 Свыше 130 до 250 Свыше 250

Допускаемые отклонения; град 2 4 6 3% от среднего арифметического значения.

9.1.2 Определение температуры размягчения (ГОСТ 11506-73) Прибор Размеры кольца, мм: диаметр внутренний диаметр наружный высота Диаметр шарика, мм Масса шарика, г Начальная температура воды, 0С Скорость нагрева, 0С

Схема прибора

39

Температура размягчения, 0С: по кольцу №1___________ по кольцу №2___________ по кольцу №3___________ по кольцу №4___________ Среднее значение: Вывод: битум марки

.

9.1.3 Определение температуры вспышки (ГОСТ 11508-74) Прибор Начальная температура битума, 0С Скорость подъема температуры, 0С Температура вспышки, 0С

Схема испытания

Вывод: марка битума 9.1.4 Определение растяжимости битума (ГОСТ 11505-75) Прибор Температура воды в приборе, 0С Скорость растяжения, см/мин Растяжимость, см.: образец №1 образец №2 Среднее из 2-х определений

Форма образца (до и после испытания)

Схема прибора.

Вывод: битум марки Марка битума по результатам всех испытаний и области его применения:

Оценка

Подпись преподавателя 40

10 Лабораторная работа №10

Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные 10.1 Определение свойства рубероида и установление их соответствия нормативным требованиям Общие данные о рубероиде:

. 10.1.1 Проверка внешнего вида Образец вида Метод проверки внешнего вида Равномерность распределения посыпки Наличие или отсутствие слипаемости Наличие разрывов и их длина Наличие трещин 10.1.2 Определения полноты пропитки Образец размером, мм: Метод определения Цвет Наличие светлых полосок непропитанной основы Наличие посторонних включений

41

10.1.3 Определение гибкости Размер образца, мм Количество образцов Размер бруса, мм Время выдержки в солевом растворе, мм Температура солевого раствора, 0С Время выдержки образца на брусе, мин

Схема испытания

Внешний вид образцов при испытании: образец №1 образец №2 образец №3 10.1.4 Определение водопоглощения Метод определения Количество образцов Размеры образцов, мм Масса образцов до испытания, (m0), г Температура воды, 0С Время предварительной выдержки в воде, мин Масса образцов после предварительной выдержки (m1) , г Время выдержки для определения на водопоглощение, мин Масса образцов после определения на водопоглощение (m2), г Водопоглощение по массе вычисляют по формуле W=

m2 − m1 ∗ 100% m0

(10.1)

W=

Вывод:________________________________________________________ 10.1.5 Определение теплостойкости Метод испытаний Количество образцов Размер образцов Температура испытаний, 0С Время испытания 42

Температура сушильного шкафа, 0С Размеры образцов до испытания (L1), мм Масса образцов до испытания (m1), г Размеры образцов после испытания (L2), мм Масса образцов после испытания (m2), г Изменения размеров образцов при испытании вычисляют по формуле ∆L =

L2 − L1 *100% L1

(10.2)

∆L =

Изменения массы образцов при испытании вычисляют по формуле ∆m =

m2 − m1 *100% m1

(10.3)

∆m =

Оценка внешнего вида образцов (наличие вздутий, следов перемещения покровного слоя и других дефектов покровного слоя)

Вывод 10.1.6 Определение содержания наполнителя покровного слоя Метод определения_____________________________________________ Количество образцов_________ Размеры образцов, см____________________________ Температура в электропечи, 0С____________________ Масса пустого тигля (m1), г_______________________ Масса тигля с навеской до испытания (m2), г________ Масса тигля с навеской после испытания (m3), г______

43

Содержание наполнителя N вычисляют по формуле N=

(m3 − m1 ) *100 *100 (100 − A) * (m2 − m1 )

(10.4)

где А – содержание сгораемых веществ в наполнителе в % (в работе А=0) N=

Вывод Общий вывод по результатам всех испытаний Оценка

Подпись преподавателя

44

11 Лабораторная работа №11

Испытание древесины 11.1 Определение числа годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое (ГОСТ 16483.18-72) Определение числа годичных слоев: Порода древесины Образец Длина радиуса, R= Точность измерения см, ∑ δ Ширина поздней зоны, δ , Протяжение годичных слоев по радиальному направлению, L Общее число целых годичных слоев N Число годичных слоев в 1 см:

n=

N L

см

(11.1)

n= Содержание поздней древесины, %: m=

∑ δ ⋅ 100

(11.2)

L

m= 11.2 Определение влажности древесины по ГОСТ 16483.7-71 Порода древесины Размеры образца, см а= Масса образца до высушивания, mw= Масса образца после высушивания, m0 Влажность образца: W =

, в=

mw − mo ⋅ 100% mo

, h= г. г.

(11.3)

W =

45

11.3 Определение средней плотности древесины по ГОСТ 16483.1-84 Порода древесины Размеры образца, см а= , в= Объем образца, V= см3 Масса образца, m= г Средняя плотность при влажности в момент испытания:

ρw =

, h=

mw V

(11.4)

ρw =

Средняя плотность образца при 12 % влажности: 

ρ12 = ρ w 1 − 

где

(1 − k ) ⋅ ( w − 12)   100 

(11.5)

k – коэффициент объемной усадки, равный 0,35. ρ12 =

11.4 Определение прочностных характеристик древесины Порода древесины

11.4.1 Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон (ГОСТ 16483.5-73) Размеры образца, см а= , в= , h= Площадь поперечного сечения, F см2 Разрушающие усилие, Р= кН Предел прочности при сжатии при фактической влажности: w R сж

=

R W сж =

Ρ F

(11.6)

МПа 46

Предел прочности при сжатии при стандартной влажности: 12 w Rсж = Rсж ⋅ [1 + α (w − 12 )]

(11.7)

12 Rсж =

где

α - поправочный коэффициент на влажность ( α =0,04)

Внешний вид образца до испытания

после испытания

11.4.2 Определение предела прочности при сжатии поперек волокон (смятие) (ГОСТ 16483.2-70) Размеры образца, см а= , в= , h= Площадь образца, воспринимающая нагрузку, F Разрушающие усилие, Р= кН Предел прочности при сжатии при фактической влажности: w = R сж

Ρ F

см2

(11.8)

w R сж =

Предел прочности при сжатии при стандартной влажности: 12 w Rсж = Rсж ⋅ [1 + α (w − 12 )]

(11.9)

12 Rсж =

где α - поправочный коэффициент на влажность ( α =0,035) Внешний вид образца до испытания

после испытания

47

11.4.3 Определение предела прочности при статическом изгибе (ГОСТ 16483.3-84) Размеры образца, см а= Расстояние между опорами, L

, в=

, h= см

Схема испытания образца

Разрушающие усилие, Р= кН Предел прочности при изгибе при фактической влажности:

Rиw =

3ΡL 2bh 2

(11.10)

Rиw =

Предел прочности при изгибе при стандартной влажности: Rи12 = Rиw ⋅ [1 + α (w − 12 )]

(11.11)

Rи12 =

где

α - поправочный коэффициент на влажность α =0,04

Таблица 11.1 – Сводные результаты испытаний Предел прочности при стандартной влажности, МПа При сжатии вдоль волокон При смятии При изгибе

1

Образцы 2

3

Среднее значение

Выводы Оценка

Подпись преподавателя 48

12 Лабораторная работа №12

Лакокрасочные материалы 12.1 Изучение свойств основных составляющих лакокрасочных материалов. Определение дисперсности пигмента Таблица 12.1 – Результаты испытаний Показатели Масса пигмента до просеивания, m1 Масса пигмента после просеивания, m Остаток на сите, О

Единицы измерения г г %

Результаты опыта

Формула для расчета О=

М 100% m

(12.1)

О= 12.2 Определение маслоемкости Схема опыта

Таблица 12.2 – Результаты испытаний Показатели Количество израсходованного связующего, V Плотность связующего, ρ Масса сухого пигмента, m Маслоемкость пигмента, M

Единицы измерения мл г/см3 г %

Результаты опыта

49

Формула для расчета: М =

V ⋅ ρ ⋅ 100 m

(12.2)

М= 12.3 Определение укрывистости Внешний вид образца

Таблица 12.3 – Результаты испытаний Показатели Масса пластины до окрашивания, m Масса пластины после окрашивания,m1 Количество нанесенной краски малярной консистенции, а Плотность олифы, ρ ол Объем олифы, израсходованной на приготовление краски малярной консистенции, Vол Содержание олифы в краске малярной консистенции, в Окрашенная площадь пластинки, S Укрывистость краски малярной консистенции, Ум Укрывистость на сухой пигмент, Ус Формулы для расчета: УМ =

Единицы измерения г г г

Результаты опыта

г/см3 г/см3 % см2 г/м2 г/м2

а ⋅1000 (m1 − m) ⋅1000 = 10000 S S

(12.3)

УМ= 50

Ус =

а ⋅ (100 − в ) ⋅ 100 (m1 − m) ⋅ (100 − в ) ⋅ 100 = S S

(12.4)

Ус =

12.4 Определение скорости высыхания связующего вещества Схема опыта

Таблица 12.4 – Результаты испытаний. Показатели Высыхание от пыли Полное высыхание

Оценка

Единицы измерения ч, мин ч, мин

Результаты опыта

Подпись преподавателя

51

13 Лабораторная работа № 13 Определение основных свойств теплоизоляционных материалов 13.1 Методика определения свойств 13.1.1 Определение средней плотности штучных изделий Среднюю плотность ρ m , кг/м3, вычисляют по формулам: - для штучных изделий и рулонных материалов без обкладки:

ρm =

m V

(13.1)

ρm =

где m – масса сухого образца, кг; V - объем образца, м3. - для штучных изделий с плоской поверхностью с обкладками:

ρm =

m1 − m2 V

(13.2)

ρm =

где m1 - масса сухого образца с обкладками, кг; m2-масса обкладок после отделения от них теплоизоляционного слоя, кг - для шнуровых материалов:

ρm =

(m3 − m4 ⋅ l ) ⋅ 4 πd 2 ⋅ l

(13.3)

ρm =

где m3 - масса сухого образца с оплеткой; m4 - масса оплетки на один погонный метр шнура, кг/м; l - длина шнура, м; d - диаметр шнура, м. Результаты определения заносят в таблицу 13.1 52

Таблица 13.1 - Определение средней плотности штучных изделий Единицы измерения

Показатели Масса образца без обкладки, m Масса образца с обкладками, m1 Масса обкладок, m2 Масса образца в оплетке, m3 Масса оплетки на 1 пог. метр шнура, m4 Длина шнура, 1 Диаметр шнура, d Средняя плотность, ρ m

Образец без обкладки

Образец с Шнурообкладкой вой материал

кг кг кг кг кг/м м м кг/м3

По результатам определений делается заключение о марке теплоизоляционного материала. 13.1.2 Определение средней плотности рыхлых волокнистых материалов (ГОСТ17177 - 94) Объем рыхлого волокнистого материала V, см3, под удельной нагрузкой 2000 Па (0,02 кгс/см2) вычисляют в см3 по формуле:

V = πR 2 ⋅ h

(13.4)

V =

где R - радиус цилиндра, см; h - высота сжатого слоя материала в цилиндре, см. Плотность материала ρ m г/см3, под удельной нагрузкой 2000Па (0,02кгс/см2) вычисляют по формуле: m ρm = (13.5) V (1 + 0.01W ) ρm =

где m - масса рыхлого волокнистого материала, г; V - объем, занимаемый материалом в приборе под удельной нагрузкой 2000Па (0.02кгс/см2), см3; W - влажность материала, %. 53

Результаты испытаний заносят в таблицу 13.2 и делают вывод о марке теплоизоляционного материала. Таблица 13.2 - Определение средней плотности рыхлых волокнистых материалов Показатели

Единицы измерения г см см см3 % г/см3 кг/м3

Масса волокнистого материала, m Высота сжатого слоя, h Радиус цилиндра, R Объем материала, V Влажность материала, 'W Средняя плотность материала, ρ m ρ m х1000

Образец волокнистого материала

13.1.3 Определение водопоглощения Водопоглощение при полном и частичном погружении образца W, %, вычисляют по формуле:

W =

m1 − m2 ⋅ 100 m2

(13.6)

W =

где m1 - масса образца после насыщения водой, г; m2 - масса сухого образца, г. Результаты определений заносят в таблицу 13.3. Таблица 13.3 - Определение водопоглощения Показатели Масса сухого образца, m2; Масса образца после насыщения водой, m1 Водопоглощение, W

Длитель- При полном При часЕдиницы ность вы- погружении тичном поизмерения держки в вов воду гружении в де, час воду г г %

54

13.1.4 Определение содержания органических веществ (ГОСТ17177-94) Содержание органических веществ Zo, %, вычисляют по формуле:

Ζ0 =

m1 − m2 ⋅ 100 m2 − m3

(13.7)

Ζ0 =

где m1 - масса предварительно прокаленного тигля с пробой, высушенной до постоянной массы, г; m2 - масса тигля с пробой после прокаливания, г; mз - масса прокаленного тигля, г. Результаты определения заносят в таблицу 13.4. Таблица 13.4 - Определение содержания органических веществ Показатели

Единицы Образец Образец измерения №1 №2

Масса тигля с пробой, высушенной до постоянной массы, m1 Масса тигля с пробой после прокаливания, m2 Масса прокаленного тигля, mз

г г

Содержание органических связующих, Zо

%

г

13.2 Механические свойства 13.2.1 Определение прочности на сжатие при 10% - деформации (ГОСТ17177-94) Прочность на сжатие при 10% - ной деформации Rсж, Па (кгс/см2), вычисляют по формуле:

Rсж =

Ρ a ⋅b

(13.8)

Rсж =

где Р - нагрузка, при которой образец уплотняется на 10%, Н (кгс); а - длина образца, см; b - ширина образца, см. Результаты заносят в таблицу 13.5. 55

13.2.2 Определение предела прочности при сжатии (ГОСТ17177-94) Предел прочности на сжатие определяется по формуле 13.8 и результаты заносят в таблицу 13.5. 13.2.3 Определение предела прочности при изгибе (ГОСТ17177-94) Предел прочности при изгибе Rизг Па(кгс/см ) определяют по формуле:

Rизг =

3Ρl 2bh 2

(13.9)

Rизг =

где Р - разрушающая нагрузка, Н(кгс); l - расстояние между осями опор, см; b - ширина образца, см; h - высота образца, см. Результаты испытаний заносят в таблицу 13.5. Таблица 13.5 - Определение механических свойств Прочностные показатели Показатели

Длина образца, а Ширина образца, b Высота образца, h Расстояние между опорами, 1 Разрушающая нагрузка, Р Прочность

Единицы измерения

Rсж при 10%деформации

Rсж

Rизг

см см см см Н (кгс) Па (кгс/см2)

Вывод: марка теплоизоляционного материала ___________________________ ______________________________________________________________ Оценка

Подпись преподавателя

56