Определить массовое и объемное водопоглощение кирпича

Обновлено: 15.05.2024

Приборы: сушильный шкаф, весы с разновесами, емкость с деревянной решёткой и водой.

Испытание кирпича на водопоглощение производят насыщением пяти образцов в воде с температурой +20 0 С или в кипящей воде в течение 4 часов.

Первый способ. Высушенный до постоянной массы кирпич взвешивают с точностью до 0,1 г и устанавливают на решётку с водой так, чтобы уровень воды в сосуде был выше образца не менее чем на 2 см. Образец выдерживают в воде 48 ч, после чего вынимают, обтирают влажной мягкой тканью и взвешивают. Масса воды, вытекающей из пор образца на чашку весов, включается в массу образца. Водопоглощение по массе Вмас определяют по формуле

В мас = ( m₁ – m /m ) 100% ,

где В мас - водопоглощение по массе, %;

m₁ - масса образца насыщенного водой, г;

m - масса образца высушенного до постоянной массы, г .

Основные требования к качеству кирпича

Параметры качества	Допускаемые отклонения для кирпича пластического и полусухого прессования, мм	Отклонения, установленные при осмотре образцов
Длина 250 мм Ширина 125 м Толщина 65 мм	±5 ±4 ±3
Непрямолинейность граней и ребер, не более, мм по постели по ложку	±3 ±3 ±4
Отбитости (граней) углов 10-15 мм, шт.
Отбитости и притупле- нности ребер, не дохо- дящие до пустот, глуби- ной более 5 мм, длиной по ребру от 10 до 15 мм, шт.
Трещины протяжен-ностью по постели полнотелого кирпича до 30 мм, пустотелых изделий не более чем до первого ряда пустот, шт. на ложковых гранях на тычковых гранях
Степень обжига	Эталон
Известковые включения по наибольшему измерению от 5 до 10 мм не допускаются более, шт.

Результаты испытаний заносят в табл. 3.5.

№

Масса сухого кирпича, г

Масса водонасыщенного кирпича, г

Водо- поглощение, %

Второй способ. Взвешенный образец укладывают в сосуд с водой на решётку и кипятят в течение 4 часов, после чего охлаждают до +20 0 С непрерывным доливанием в сосуд холодной воды, а затем

взвешивают образец, насыщенный водой. Методика подсчета такая же как и у первого способа.

Водопоглощение полнотелого кирпича марки 150 и выше должно быть не менее 6%, а кирпича остальных марок не менее 8%.

Определение марка кирпича

Марка кирпича определяется по среднему и минимальному результату значений предела прочности при сжатии и изгибе.

Приборы: сферическая чашка, шпатель, стеклянные пластины, листовая бумага, совок, металлические линейки, емкость с водой, мерный цилиндр, технические весы и гидравлический пресс.

Материалы: портландцемент марки не ниже 300.

а) определение прочности при сжатии

Из портландцемента приготавливают в стальной чашке тесто, водоцементным отношением в пределах 0,24-0,30.

Отобранные для испытания кирпичи распиливают дисковой пилой на распилочном станке на две равные части.

Перед изготовлением образцов, кирпич погружают в воду не менее чем на 5 минут.

На лист из стекла кладут смоченный в воде лист бумаги, на который наносят цементное тесто толщиной около 4 мм и укладывают половинку кирпича. На верхнюю поверхность этой половинки кирпича также наносят слой цементного теста и сверху укладывают вторую половинку кирпича, излишки цементного теста на бумаге и шве срезают ножом. Для выравнивания верхней поверхности образца вновь берут лист стекла с бумагой и тестом и, перевернув образец, укладывают его на это тесто. Толщина шва и выравнивающих слоев на верхней и нижней поверхностях образцов должны быть от 3 до 5 мм. Подготовленные образцы должны иметь взаимно параллельные поверхности и перпендикулярные к боковым граням (рис.3.5.).

Допускается испытывать образцы, склеенные из целого кирпича.

Изготовленные образцы выдерживают в камере нормального твердения не менее трех суток при температуре 20±3 0 С и относительной влажности 90-95%. Измеряют линейкой ширину и длину каждой постели образца с точностью до 1 мм и вычисляют площадь как среднее арифметическое результатов измерений двух поверхностей. Образцы устанавливают в центре опорной плиты пресса. Нагрузка при испытании должна возрастать непрерывно со скоростью 0,15 МПа/с.

Предел прочности при сжатии R_сж, кгс/см 2 , образца вычисляют по формуле

где Р-наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, кгс;

F-площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее арифметическое значение площадей верхней и нижней его поверхностей, см 2 .

Рис.3.5. Куб из кирпича для испытания на сжатие

Средний предел прочности при сжатии образцов вычисляют с точностью 1 кгс/см 2 , как среднее арифметическое значение по пределу прочности при сжатии. Результаты испытаний записывают в табл. 3.2.

Определение прочности при сжатии

№	Размеры сечения, см 2	Площадь сечения, см 2	Показания манометра пресса	Разрушаю-щая нагрузка, кгс	Прочность при сжатии, кгс/ см 2
а	в

б) определение прочности при изгибе

Приборы и материалы те же, что и при определении предела прочности при сжатии кирпича.

В течение 5 минут кирпич насыщают водой, после чего на верхней постели, в месте передачи нагрузки, и на нижней, в месте опирания кирпича на опоры, наносят из цементного теста полоски шириной 2-3 см и толщиной около 3-5 мм. Полоски делают с помощью металлических линеек или шаблонов. В пустотелом кирпиче пустоты, которые попадают на опоры, перед нанесением на них полосок заполняют цементным раствором. Допускается вместо полосок поверхность образца подвергнуть шлифованию.

До испытания образцы выдерживают в помещении не менее 3-х суток при температуре +20 0 С.

Определяют высоту образца, как среднее арифметическое двух измерений боковых граней (исключая толщину выравнивающего слоя) и ширину – как среднее арифметическое значение двух измерений верхней и нижней граней. Кирпич укладывают на две цилиндрические опоры диаметром 10-15 мм с расстоянием между центрами 20 см и нагружают сосредоточенным грузом в середине пролета (рис.3.6.). При испытании пустотелый кирпич укладывают пустотами вниз.

Предел прочности при изгибе R_изг, кгс/см 2 , образца вычисляют по формуле

где Р — наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, кгс;

l₁ — расстояние между осями опор, см;

b — ширина образца, см;

h— высота образца по середине пролета без выравнивающего слоя, см.

Рис. 3.6. Схема испытания кирпича на изгиб

Предел прочности при изгибе образцов в партии вычисляют с точностью до 0,5 кгс/см 2 как среднее арифметическое значение результатов испытаний установленного числа образцов.

При вычислении предела прочности при изгибе образцов в партии не учитывают образцы, предел прочности которых имеют отклонение от среднего значения предела прочности всех образцов более чем на 50 % и не более чем по одному образцу в каждую сторону. По усредненному значению предела прочности при изгибе определяется марка. Результаты испытаний записывают в табл. 3.3.

Определение предела прочности при изгибе

№

Расстоя-ние между опорами, см

Ширина кирпича, см

Толщина кирпича, см

Показа-ния мано-метра

Разруша-ющая нагрузка, кгс

Проч-ность при сжатии, кгс/ см 2

Общий вывод о марке кирпича (табл. 3.4.) необходимо сделать по результатам испытаний на сжатие и изгиб, принимая по среднему и минимальному показателю марки.

Требования ГОСТ 530-95 по прочности

при сжатии и изгибе, МПа (кгс/ см 2 )

Марка изделия	При сжатии	При изгибе
всех видов изделий	полнотелого кирпича пластического формования	кирпича полусухого прессования и пустотелого кирпича
средний для образцов	наи-мень- ший для отдель-ного образца	средний для 5 образ-цов	наи-мень-ший для отдель-ного образца	средний для образцов	наи-мень-ший для отдель-ного образца

Вопросы для самоподготовки

1. Каковы требования к керамическому кирпичу по размерам и внешним признакам?

2. Как определить среднюю плотность кирпича?

3. Что такое «недожог» кирпича, как влияет наличие «недожога» на механические свойства кирпича?

4. Как влияют на качество кирпича известковые включения, как определить наличие известковых включений в кирпиче?

5. Каковы основные требования к кирпичу по механическим характеристикам? Марки кирпича. Методы определения механических свойств кирпича.

6. Средняя плотность, водопоглощение и морозостойкость керамического обыкновенного кирпича.

7. Теплофизические характеристики керамического обыкновенного кирпича (теплопроводность, огнеупорность, огнестойкость).

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Определяют водопоглощение по массе и объему.

Водопоглощение по массе В_м (%) вычисляют по формуле

где m_н – масса насыщенного водой образца, г; m_с – масса сухого образца, г.

Водопоглощение по объему В_о (%) – степень заполнения объема материала водой, характеризующую в основном его открытую пористость, ─ вычисляют по формуле

где V₀ – объем образца, см 3 ; ρ_в – плотность воды (1г/см 3 ).

Зная водопоглощение по массе В_м и плотность ρ₀, можно рассчитать водопоглощение по объему

Испытание производят на образцах в виде кубов с ребром 100 или

150мм или в виде цилиндров, имеющих такие же диаметр и высоту. Допускается определение водопоглощения материала на образцах, имеющих неправильную геометрическую форму и массу не менее 200 г. Образцы высушивают до постоянной массы, а затем помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. При этом образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной. Температура воды в емкости должна быть (20±2)°С.

Образцы взвешивают через каждые 24 ч насыщения водой с погрешностью не более 0,1 г. При каждом взвешивании образцы, вынутые из воды, предварительно вытирают отжатой влажнойтканью. Массу воды, вытекшую из пор образца на чашку весов, следует включать в массу насыщенного образца.

Насыщение водой производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 г.

Водопоглощение по массе и объему вычисляют по формулам (18) - (20).

Водопоглощение материала определяют также методом кипячения образцов. При этом образцы кипятят в сосуде с водой. Объем воды должен не менее чем в два раза превышать объем установленных в нем образцов. После каждых 4 ч кипячения образцы охлаждают в воде до комнатной температуры, обтирают влажной отжатой тканью и взвешивают. Испытание производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %. Расчет водопоглощения ведут по указанным выше формулам.

Цель работы: определение водопоглощения керамического кирпича. Оценка правильности полученных результатов.

I.Теоретическая часть.

Водопоглощение – свойство материала поглощать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Водопоглощение может быть массовым и объемным:

Массовое водопоглощение – это отношение массы поглощенной материалом воды при стандартных условиях к массе сухого материала в %:

Объемное водопоглощение – это отношение объема поглощенной материалом воды при стандартных условиях к объему материала в сухом состоянии в %:

где B_m – массовое водопоглощение, %;

B_v – объемное водопоглощение, %;

m_н - масса материала, насыщенного водой при стандартных условиях, г;

m – масса воздушно-сухого материала, г;

V – объем воздушно-сухого материала, см 3 ;

- объем поглощенной воды.

Соотношение между массовым и объемным водопоглощением:

II. Материалы и оборудование:

- торговые весы с разновесами;

- штангенциркуль и линейка;

III. Методика выполнения работы:

- высушить кирпичи (3 шт) до постоянной массы при температуре 105-110 0 С (разность результатов 2-х последовательных взвешиваний не более 0,2%). Взвешивание произвести после полного остывания кирпичей – m, г;

- измерить геометрические размеры кирпичей с точностью до 0,1 см;

- произвести насыщение кирпичей водой при температуре воды 15-20 0 С в течение 48 часов при уровне воды на 2-10 см выше верха кирпичей;

- обтерев кирпичи влажной тканью, немедленно взвесить их – m_н, г.

Взвешивать с точностью до 1 г.

IV. Лабораторный журнал:

№ п/п	Масса кирпича, г	Геометрические размеры, см	Объем кирпича, см 3 V=lbh	Водопоглощение
сухого m	насыщ водой m_н	длина l, см	ширина b, см	высота h, см	массовое B_m	объемное B_v

Показатели	Водопоглощение, %
массовое	объемное
Опыт
Стандартные значения

Полученные результаты водопоглощения по массе ( ) и объему ( ) керамического кирпича лежат в пределах стандартных значений (требования ГОСТ приведены в приложении 1).

Пример 1. Масса сухого образца материала (m_сух) 300 г, после увлажнения его водой масса (m_вл) увеличилась до 308 г. Вычислить водопоглощение по массе (W_m) и по объему (W_o), а также пористость (П) и коэффициент насыщения (К_н). Дать заключение о морозостойкости материала, если средняя плотность его (ρ_о) 2000 кг/м 3 , а истинная плотность (ρ) 2,5 г/см 3 .

Решение

1) Определяем водопоглощение по массе.

2) Определяем водопоглощение по объему.

, где d – относительная плотность;

3) Определяем пористость:

4) Определяем коэффициент насыщения.

Морозостойкость материала можно оценить по коэффициенту насыщения. Материал морозостоек если К_нас менее или равен 0,9. 0,28

Пример 2. Прочность на сжатие кирпича в сухом состоянии (R_сух) 20 МПа, а после насыщения водой (R_нас) 12 МПа. Водопоглощение по объему 20 %, а общая пористость 28 %. Дать заключение о водостойкости и морозостойкости кирпича.

Решение

1) Материал считают водостойким, если его коэффициент размягчения (водостойкости) равен или более 0,8. Определяем коэффициент размягчения.

Кирпич не водостойкий.

2) Определяем коэффициент насыщения (см. п.4 задачи 1).

Пример 3. Определить пористость известняка – ракушечника, если образец массой 50 г и объемом 30 см 3 после измельчения вытеснил из объемометра Ле-Шателье 20 см 3 воды.

Решение

1) Определяем среднюю плотность известняка.

2) Определяем истинную плотность известняка.

3) Определяем пористость известняка.

Пример 4. Определить истинную плотность известняка, если пустой пикнометр вместимостью 100 мл имеет массу 50 г, с порошком известняка его масса составляет 70 г, а с порошком известняка и водой – 160 г.

Решение

1) Определяем массу навески порошка известняка.

2) Определяем массу пикнометра с водой как сумму масс пустого пикнометра и воды при нормальных условиях, когда ρ_воды= 1 г/см 3 . Масса 100 мл (см 3 ) воды равна 100 г): г.

3) Определяем истинную плотность известняка.

где m₂ – масса пикнометра с водой и материалом.

Пример 5. Определить плотность вещества и объем пор в кирпиче, если целый кирпич имеет массу 3,2 кг и размеры 250 х 120 х 65 мм, а полученный из него порошок вытесняет 1400 см 3 воды.

Решение

1) Определяем истинную плотность кирпича.

2) Определяем объем пор.

Пример 6.Определить пористость и относительную плотность образца материала, если истинная плотность ρ = 2,68 г/см 3 , а водопоглощение по массе в 1,3 раза меньше водопоглощения по объему. Стандартным веществом является вода при 4 о С.

Решение

1) Определяем относительную плотность.

2) Определяем среднюю плотность.

3) Определяем пористость.

Пример 7. Во сколько раз пористость камня А отличается от пористости камня Б, если известно, что плотность твердого вещества обоих камней одинакова и составляет 2,72 г/см 3 , но средняя плотность камня А на 20 % больше, чем камня Б, у которого водопоглощение по объему в 1,8 раза больше водопоглощения по массе.

Решение

1) Определяем среднюю плотность камня Б. Из условия следует, что относительная плотность камня Б равна Тогда

2) Определяем пористость камня Б.

3) Определяем среднюю плотность камня А.

4) Определяем пористость камня А.

5) Отличие пористости камня А от камня Б составляет:

Задача №1.

1.1. Масса образца камня в сухом состоянии 50 г. Определить массу образца после насыщения его водой, а также плотность твердого вещества камня, если известно, что водонасыщение по объему равно 18 %, пористость камня 25 % и средняя плотность 1,8 т/м 3 .

1.2. Определить пористость горной породы, если известно, что водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а плотность твердого вещества равна 2,6 г/см 3 .

1.3. Масса образца камня в сухом состоянии 76 г. После насыщения образца водой его масса увеличилась до 79 г. Определить плотность и пористость камня, если водопоглощение по объему его составляет 8,2, а плотность твердого вещества равна 2,68 г/см 3 .

1.4. Во сколько раз пористость камня "А" отличается от пористости камня "В", если известно, что плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2,72 г/см 3 , но средняя плотность камня "А" на 20 % больше, чем камня "В", у которого водопоглощение по объему в 1,8 раза больше поглощения по массе?

1.5. Во сколько раз пористость камня "А" отличается от пористости камня "В", если известно, что плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2,68 т/м 3 , но средняя плотность камня "А" на 10 % больше, чем камня "В", у которого водопоглощение по объему в 1,8 раза больше водопоглощения по массе?

1.6. Во сколько раз пористость камня "А" отличается от пористости камня "В", если известно, что плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2630 кг/см 3 , но средняя плотность камня "А" на 15 % больше, чем камня "В", у которого водопоглощение по массе в 1,8 раза меньше водопоглощения по объему?

1.7. Во сколько раз пористость камня "А" отличается от пористости камня "В", если известно, что плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2,75 т/м 3 , но средняя плотность камня "А" на 18 % меньше, чем камня "В", у которого водопоглощение по массе в 1,65 раза меньше водопоглощения по объему?

1.8. Во сколько раз пористость камня "А" отличается от пористости камня "В", если известно, что плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2,78 т/м 3 , но средняя плотность камня "В" на 12 % больше, чем камня "А", у которого водопоглощение по массе в 1,72 раза меньше водопоглощения по объему?

1.9. Прочность на сжатие кирпича в сухом состоянии составляет 20 МПа, а после насыщения водой – 12 МПа. Водопоглощение по объему – 20 %, а общая пористость – 28 %. Дать заключение о водостойкости и морозостойкости кирпича.

1.10. Прочность образца горной породы на сжатие в сухом состоянии составляет 275 кг/см 2 , а после насыщения водой – 18 МПа. Водопоглощение по массе – 6 %, средняя плотность – 1,9 т/м 3 , а общая пористость – 26 %. Дать заключение о водостойкости и морозостойкости кирпича.

1.11. Прочность образца горной породы на сжатие в сухом состоянии составляет 26 МПа, а после насыщения водой – 170 кг/см 2 . Водопоглощение по массе – 5 %, средняя плотность – 1,8 т/м 3 , а общая пористость – 30 %. Дать заключение о водостойкости и морозостойкости кирпича.

1.12. Прочность на сжатие кирпича в сухом состоянии составляет 250 кг/см 2 , а после насыщения водой – 14 МПа. Водопоглощение по массе – 8 %, а средняя плотность – 1 890 кг/м 3 , а общая пористость – 28 %. Дать заключение о водостойкости и морозостойкости кирпича.

1.13. Прочность на сжатие кирпича в сухом состоянии составляет 300 кг/м 2 , а после насыщения водой – 20 МПа. Водопоглощение по массе – 4 %, а средняя плотность – 11,75 т/м 3 , а общая пористость – 26 %. Дать заключение о водостойкости и морозостойкости кирпича.

1.14. Определить истинную плотность известняка, если пустой пикнометр вместимостью 100 мл имеет массу 50 г, с порошком известняка его масса составляет 70 г, а с порошком известняка и водой – 160 г.

1.15. Определить истинную плотность известняка, если пустой пикнометр вместимостью 100 мл имеет массу 50 г, с порошком известняка его масса составляет 80 г, а с порошком известняка и водой – 165 г.

1.16. Определить истинную плотность известняка, если пустой пикнометр вместимостью 100 мл имеет массу 55 г, с порошком известняка его масса составляет 65 г, а с порошком известняка и водой – 160 г.

1.17. Определить истинную плотность известняка, если пустой пикнометр вместимостью 50 мл имеет массу 40 г, с порошком известняка его масса составляет 50 г, а с порошком известняка и водой – 95 г.

1.18. Определить истинную плотность известняка, если пустой пикнометр вместимостью 50 мл имеет массу 45 г, с порошком известняка его масса составляет 55 г, а с порошком известняка и водой – 100 г.

1.19. Определить плотность вещества и объем пор в глиняном обыкновенном кирпиче, если целый кирпич имеет массу 3,2 кг, а полученный из него порошок вытесняет 1 400 см 3 воды. Определить также среднюю плотность вещества.

1.20. Определить плотность вещества и объем пор в глиняном обыкновенном кирпиче, если целый кирпич имеет массу 3,1 кг, а полученный из него порошок вытесняет 1 350 см 3 воды.

1.21. Определить плотность вещества и объем пор в модульном кирпиче, если целый кирпич имеет массу 3,6 кг, а полученный из него порошок вытесняет 1 500 см 3 воды. Определить также среднюю плотность кирпича.

1.22. Определить плотность вещества и объем пор в модульном кирпиче, если целый кирпич имеет массу 3,3 кг, а полученный из него порошок вытесняет 1 450 см 3 воды. Определить также среднюю плотность кирпича.

1.23. Определить плотность вещества и объем пор в модульном кирпиче, если целый кирпич имеет массу 3,4 кг, а полученный из него порошок вытесняет 1 520 см 3 воды.

1.24. Каменный образец в сухом состоянии весит 70 г, а после насыщения водой 75 г. Вычислить плотность, пористость и плотность камня, если его истинная плотность – 2,65 г/см 3 , а водопоглощение по объему 4,5 %.

1.25. Определить пористость, плотность и среднюю плотность каменного образца, если его масса в сухом состоянии равна 94 г, а после насыщения водой 99 г. Водопоглощение по объему равно 6,6 %, истинная плотность равна 2,72 т/м 3 .

1.26. Определить пористость, среднюю плотность и плотность образца камня, если его масса в сухом состоянии равна 82 г, а после насыщения водой 88 г. Водопоглощение по объему равно 5,8 %, истинная плотность равна 2,68 т/м 3 .

1.27. Определить пористость, среднюю плотность и плотность образца камня, если его масса в сухом состоянии равна 220 г, а после насыщения водой 232 г. Водопоглощение по объему равно 8,6 %, истинная плотность равна 2 730 кг/м 3 .

1.28. Определить пористость, среднюю плотность и плотность образца камня, если его масса в сухом состоянии равна 175 г, а после насыщения водой 183 г. Водопоглощение по объему равно 5,8 %, истинная плотность равна 2 680 кг/м 3 .

Строительство – одна из главнейших отраслей экономики.

Для возведения зданий и инженерных сооружений требуется большое количество различных строительных материалов. Их стоимость в среднем составляет 60% (а в ряде случаев и более) от общей стоимости строительства.

Перед промышленностью строительных материалов в России стоят серьезные задачи, заключающиеся не только и не столько в увеличении выпуска материалов и изделий, а прежде всего в повышении их качества и расширении выпуска новых эффективных материалов и изделий, позволяющих снизить материалоемкость строительства и трудоемкость возведения зданий и сооружений.

Промышленность строительных материалов представляет собой сложный комплекс специализированных отраслей производства, изготовляющих большое количество разнообразной продукции. По объему производимой продукции промышленность строительных материалов занимает одно из первых мест в экономике.

Основной материальной базой строительства остаются традиционные материалы: керамика, вяжущие вещества, бетон, лесоматериалы, асбестоцементные изделия, а также широкое использование местных строительных материалов. Промышленность строительных материалов использует в качестве сырья попутные продукты и отходы других отраслей промышленности (металлургические шлаки, золы ТЭС, отходы деревообработки).

Изучением свойств материалов занимается материаловедение. Для того чтобы правильно использовать строительные материалы, необходимо знать их свойства и назначение. Их рациональное применение остается главной задачей строителей.

Общая тенденция в производстве строительных материалов — выпуск материалов и изделий с максимальной степенью готовности для использования. Это касается не только традиционных сборных железобетонных элементов (панелей, плит перекрытий и т. п.), но и отделочных, кровельных и других специальных материалов. Использование таких материалов позволяет свести работы на месте строительства к простейшим монтажным операциям, что вкупе с разнообразным электроинструментом и вспомогательными материалами (крепежными, клеящими и т. п.) ускоряет и облегчает строительство.

Методические указания по данной теме содержат основные сведения о свойствах материалов, применяемых в строительстве: физические, химические, мехенические, эксплуатационные и т.д. Подробно рассмотрены такие свойства как плотность; пористость; пустотность, влажность, водопоглощение, морозостойкость, водо- и паропроницаемость, водостойкость, теплопроводность, теплоемкость, прочность, твердость, истираемость.

В результате изучения темы студент должен:

иметьпредставление о строении строительных материалов;

знать основные структурные характеристики (плотность, пористость) и свойства (физические, механические и др.) строительных материалов;

уметь определять основные свойства строительных материалов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ

Истинная плотность ρ_и (кг/м 3 , г/см 3 )— отношение массы m к объему материалав абсолютно плотном состоянии V_а, т. е. без пор и пустот:

, кг/м 3	(1)
где	m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
V_а — объем материала в абсолютно плотном состоянии, м 3 , см 3 .

Средняя плотность ρ_ср (кг/м 3 , г/см 3 ) — физическая величина, определяемая отношением массы материала m ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты (в естественном состоянии) V_е:

(2)
где	m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
V_е — объем материала в естественном состоянии, м 3 , см 3 .

Насыпная плотностьρ_н (кг/м 3 , г/см 3 ) - величина, определяемая отношением массы материала т к занимаемому им объему в рыхлом состоянии V_н:

(3)
где	m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
V_н — объем материала в рыхлом состоянии, м 3 , см 3 .

Т а б л и ц а 1

Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов

Материал	Плотность, кг/м 3
истинная ρ_и	средняя ρ_ср
Сталь	7850—7900	7800—7850
Гранит	2700—2800	2600—2700
Известняк (плотный)	2400—2600	1800—2400
Песок	2500—2600	1450—1700
плЦемент	3000—3100	900—1300
Керамический кирпич	2600—2700	1600—1900
Бетон тяжелый	2600—2900	1800—2500
Сосна	1500—1550	450—600
Поропласты	1000—1200	20—100
Пенопласт	950-1200	15-100

Задача 1. Образец металла имеет размеры 50х50х50 мм, масса его составляет 900 гр. Определить среднюю плотность.

Решение. Из формулы (2)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУСТОТНОСТИ

Величина насыпная плотностьV_н включает в себя объем всех частиц сыпучего материала и объем пространств между частицами, называемых пустотами. Если для зернистого материала известны насыпная плотность ρ_н и средняя плотность зерен ρ_ср, то можно рассчитать его пустотность Пус - относительную характеристику, выражаемую в долях единицы или в процентах:

Задача 1. Определить пустотность кварцевого песка, если средняя плотность его 2,6 г/см 3 , а насыпная плотность составила 1,62г/см 3 .

Решение. Из формулы (4)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРИСТОСТИ

Пористость П материала характеризует объем, занимаемый в нем порами. Пористость характеризуется показателем пористости:

Следует различать открытую и закрытую пористость. Открытая пористость П_О, %, характеризуется количеством открытых пор, состоящих из сети капилляров, каналов и трещин, сообщающихся между собой и поверхностью материала. Открытую пористость определяют путем водонасыщения образца, после чего вычисляют по формуле:

(6)
гдема	m₂- масмасса образца, насыщенного водой, кг, г.
m₁- масмасса сухого образца, кг, г.
m₄ - мамасса образца в воде при гидростатическом взвешивании, кг, г..

Закрытая пористость П_З характеризуется наличием в теле материала замкнутых пор и воздушных включений, не сообщающихся между собой.

Задача 1. Природный камень, представляющий собой куски неправильной формы имеет среднюю плотность в куске 850 кг/м 3 . Рассчитайте пористость этой породы, если известно, что плотность вещества, из которого она состоит, 2600 кг/м 3 .

Решение. Из формулы (6):

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ

Водопоглощение W – способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение – это разность между массой образца, насыщенного водой m₂, и массой сухого образца m₁:

(7)
где	m₂- масса образца, насыщенного водой, кг, г.
m₁- масса сухого образца, кг, г.

Объемное водопоглощение W_об - это разность между массой образца, насыщенного водой m₂, и массой сухого образца m₁ отнесенная к объему образца V:

Массовое водопоглощение W_m - это разность между массой образца, насыщенного водой m₂, и массой сухого образца m₁, отнесенная к массе сухого образца m₁:

Задача 1. Образец древесно-стружечной плиты имеет размеры 100х100х20 мм, масса его m₁ = 200 г. После насыщения водой его масса увеличилась до m₂ =250 г. Вычислить его объемное и массовое водопоглощение.

Решение. Из формулы (8):

Из формулы (9):

______________________________________________________________________

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

ВлажностьВ- отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале m₃, к массе (реже - к объему) материала в сухом состоянии т₁:

(10)
где	m₃- масмасса воды, находящейся в материале, г.
m₁- масмассапп сухого образца, г.
(11)
где	m- масмасса пустой бюксы, г.
m₁- масмасса бюксы с влажным образцом, г,
m₂- масмасса бюксы с высушенным образцом, г

Задача 1. Образец кирпича, взятого из стены, имел массу 240 г. После высушивания в термошкафу при 105 °С до постоянной массы масса этого образца стала 210 г. Какова влажность кирпича в стене?

Решение. Из формулы (10):

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОСТОЙКОСТИ

Водостойкость- свойство материала сохранять прочность при насыщении его водой. Критерием водостойкости строительных материалов служит коэффициент размягчения К_р - отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой, R_нас к прочности при сжатии сухого материала R_сух:

(12)
где	R_нас - прочности при сжатии материала, насыщенного водой,
R_сух - прочности при сжатии сухого материала.

Если К_р>0,75, то материал называют водостойким.

Задача 1. Прочность на сжатие сухого кирпича R_сух=200 кг/см 2 , а после насыщения водой R_нас=120 кг/см 2 . Определить, является ли данный кирпич водостойким?

Читайте также: