министерство образования и науки - tsp

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Д. МИЛЛИОНЩИКОВА
Кафедра «Технология строительного производства»
С-А.Ю. Муртазаев
М.С. Сайдумов
А.А. Габашев
Лабораторная работа
на тему:
Определение предела прочности при сжатии и изгибе мелкоштучных стеновых материалов и их марок
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине
«Технология строительной керамики
и искусственных пористых заполнителей»
Для студентов направления «Строительство» - 653500
Грозный – 2013
Составители:
– заведующий кафедрой «Технология строительного производства», док. техн. наук, проф.
– канд. техн. наук, доц. каф.
«ТСП»
– ассистент каф. «ТСП»
Муртазаев Сайд-Альви Юсупович
Сайдумов Магомед Саламувич
Габашев Аслан Альвиевич
Рецензент:
Абуханов Абдурахман
Залимханович
– зав. каф. «ТГВ», канд. техн.
наук, проф.
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Технология строительного производства»
Протокол №____ от «___» ______ 20__г.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Грозненский государственный
нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова», 2013
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
4
1. Аппаратура и материалы для проведения испытания
2. Подготовка образцов к испытанию
3. Определение предела прочности при сжатии и изгибе стеновых материалов и их марок
3.1 Испытание образцов на сжатие
3.2 Испытание образцов на изгиб
Варианты заданий для проведения лабораторной работы
Пример решения лабораторной работы
5
6
Список использованной литературы
Приложение А - Средние нормативные значения испытания керамического кирпича и камней
3
9
9
10
12
13
14
15
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной лабораторной работы является обучение студентов методикам исследования свойств керамических материалов и других стеновых
изделий для определения их качества (марки) и соответствия российским и
международным нормам, стандартам и правилам.
Несмотря на определенные успехи в производстве индустриальных стеновых материалов (крупных блоков, панелей), на долю мелкоштучных изделий (кирпича и мелких блоков) приходится все еще около 2/3 общего выпуска каменных стеновых материалов, в том числе выпуск керамического кирпича составляет почти половину всех стеновых материалов.
Наряду с кирпичом керамическим обыкновенным в группу стеновых керамических материалов входят различные виды более эффективных керамических материалов (кирпич пустотелый, пористо-пустотелый, легкий, пустотелые камни), а также крупноразмерные стеновые кирпичные блоки и панели
заводского изготовления.
По плотности и теплотехническим свойствам керамические кирпич и
камни для стен делят на три группы.
Эффективные керамические изделия имеют меньшую среднюю плотность и более низкую теплопроводность, чем сплошной кирпич. Они обладают достаточной прочностью, а некоторые из них (камни) имеют большие
размеры, чем обыкновенный кирпич. Применение эффективных изделий дает
возможность снизить толщину и массу ограждающих конструкций, расход
керамических материалов и раствора для кладки и снизить стоимость строительства. Например, применение высокопустотного керамического камня
позволяет сократить толщину наружных стен с 64 до 38 см, т. е. на 40 %.
Но кирпич, в том числе и эффективный, и мелкие камни являются мелкоштучным материалом. Изготовление же из них стеновых панелей и крупных блоков в заводских условиях позволяет получать индустриальные изделия.
Стеновые керамические материалы характеризуются пористостью, которая контролируется водопоглощением (по ГОСТу не менее 6...8 % в зависимости от вида стенового керамического изделия и его марки). Это требование стандарта означает, что керамический материал, имеющий водопоглощение меньше указанной величины, недостаточно порист и отличается повышенной теплопроводностью и будет плохо сцепляться со строительным
раствором. Морозостойкость стеновых керамических материалов должна
быть не менее 15 циклов, кроме кирпича строительного легкого, который
должен выдерживать не менее 10 циклов.
4
1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ
Для проведения испытания по определению марки керамического кирпича применяют:
- пресс гидравлический по ГОСТ 8905-82;
- линейка измерительная металлическая по ГОСТ 427-75;
- линейка поверочная по ГОСТ 8026-75;
- штангенциркуль по ГОСТ 166-80;
- щуп по ГОСТ 882-75;
- сито с сеткой 1,25К по ГОСТ 3584-73;
- пластина металлическая или стеклянная размерами 270х150х5 мм. Отклонение от плоскостности пластин не должно превышать 0,1 мм;
- войлок технический толщиной 5-10 мм по ГОСТ 288-72;
- пластина резинотканевая толщиной 5-10 мм по ГОСТ 7338-77;
- картон толщиной 3-5 мм по нормативно-технической документации,
утвержденной в установленном порядке;
- бумага оберточная по ГОСТ 8273-75;
- вода по ГОСТ 23732-79;
- песок кварцевый по ГОСТ 8736-77;
- портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент марки 400 по ГОСТ 10178-76;
- гипсовое вяжущее марки Г-16 по ГОСТ 125-79.
5
2. ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ К ИСПЫТАНИЮ
Образцы, отобранные во влажном состоянии, перед испытанием выдерживают не менее 3 сут в закрытом помещении при температуре (20 ± 5) °С
или подсушивают в течение 4 ч при температуре (105 ± 5) °С. Образцы, содержащие гипс, сушат в течение 8 ч при температуре, не превышающей 50
°С.
Кирпич, камни и блоки, отобранные для испытания, по внешнему виду и
размерам должны удовлетворять требованиям нормативно-технической документации на эти материалы, утвержденной в установленном порядке.
Предел прочности при сжатии кирпича определяют на образцах, состоящих из двух целых кирпичей или из двух его половинок, а предел прочности при сжатии камней определяют на целом камне (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Схема испытания целого кирпича на сжатие: 1, 3 – плита пресса;
2 – кирпич; 4 – выравнивающий слой на поверхности кирпича из раствора, приготовленного согласно ГОСТ
Кирпич делят на половинки распиливанием или раскалыванием в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 2.
Рис. 2 – Схема раскалывания
кирпича в прессе: 1 – образец;
2 – основание; 3 – металлический нож; 4 – упор; 5 – резиновые прокладки; 6 – плита
пресса
Допускается определять предел прочности при сжатии на половинках
кирпича, полученных после испытания его на изгиб (рис. 4).
6
а)
б)
в)
Рис. 4 – Определение предела прочности при сжатии на половинках
кирпича, полученных после испытания его на изгиб: а – схема до испытания
кирпича на изгиб; б – тоже, после испытания; в – схема испытания половинок кирпича на сжатие; 1, 4 – выравнивающий слой на поверхности кирпича
из раствора, приготовленного согласно ГОСТ; 2 – плита пресса; 3 – опоры;
5 – половинки кирпича
Кирпичи или его половинки укладывают постелями друг на друга. Половинки размещают поверхностями раздела в противоположные стороны.
При подготовке образцов выравниванию подлежат поверхности, которые в конструкции располагаются перпендикулярно направлению сжимающей нагрузки.
Образцы из керамического кирпича и камня пластического формования
изготавливают, соединяя части образца и выравнивая их опорные поверхности цементным раствором. При этом образцы из двух кирпичей или двух
половинок кирпича изготавливают в следующей последовательности.
Приготавливают раствор из равных по массе частей цемента марки 400 и
песка, просеянного через сито с сеткой № 1,25 (В/Ц = 0,40-0,42). Кирпичи
или его половинки полностью погружают в воду на 1 мин. Затем на
горизонтально установленную пластину укладывают лист бумаги, слой
раствора толщиной не более 5 мм и первый кирпич или его половинку, затем
опять слой раствора и второй кирпич или его половинку.
Излишки раствора удаляют, а края бумаги загибают на боковые
поверхности образца. В таком положении образец выдерживают 30 мин.
Затем образец переворачивают и в таком же порядке выравнивают
другую опорную поверхность образца.
Отклонение от параллельности выравненных опорных поверхностей образца, определяемое по максимальной разности любых двух его высот, не
должно превышать 2 мм.
Образец из камня изготавливают в той же последовательности,
выравнивая опорные поверхности.
Образец выдерживают 3 сут в помещении при температуре (20 ± 5) °С и
относительной влажности воздуха 60-80 %.
Образцы из силикатного кирпича и камня и керамического кирпича полусухого прессования испытывают насухо, не производя выравнивания их
поверхностей цементным раствором.
7
Предел прочности при сжатии бетонных камней определяют на целом
камне. Опорные поверхности образцов выравнивают цементным раствором,
если их отклонение от плоскостности превышает 0,3 мм.
Предел прочности при сжатии камней из горных пород и блоков из природного камня определяют на образцах, размеры которых указаны в нормативно-технической документации на эти виды стеновых материалов, утвержденной в установленном порядке. Опорные поверхности образцов выравнивают шлифованием или цементным раствором. Отклонение от плоскостности шлифованных поверхностей образцов не должно превышать 0,1 мм.
Допускается при определении предела прочности при сжатии керамического кирпича и камней пластического формования изготавливать образцы,
выравнивая их опорные поверхности шлифованием, гипсовым раствором или
применяя прокладки из технического войлока, резинотканевых пластин, картона и других материалов.
Образцы, изготовленные с применением гипсового раствора, испытывают не ранее чем через 2 ч после начала схватывания. Толщина слоя раствора должна быть не более 5 мм, водогипсовое отношение 0,32-0,35.
Предел прочности при изгибе керамического и силикатного кирпича
определяют на целом кирпиче.
В местах опирания и приложения нагрузки поверхность кирпича пластического формования выравнивают цементным или гипсовым раствором,
шлифованием или применяют прокладки. Кирпич с несквозными пустотами
устанавливают на опорах так, чтобы пустоты располагались в растянутой
зоне образца.
Силикатный кирпич и керамический кирпич полусухого прессования
испытывают на изгиб без применения растворов и прокладок.
8
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ
И ИЗГИБЕ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ МАРОК
Образцы измеряют с погрешностью до 1 мм. Каждый линейный размер
образца вычисляют как среднее арифметическое значение результатов измерений двух средних линий противолежащих поверхностей образца.
Диаметр цилиндра вычисляют как среднее арифметическое значение результатов четырех измерений: в каждом торце по двум взаимно перпендикулярным направлениям.
3.1 Испытание образцов на сжатие
На боковые поверхности образца наносят вертикальные осевые линии.
Образец устанавливают в центре плиты пресса, совмещая геометрические
оси образца и плиты, и прижимают верхней плитой пресса.
Нагрузка на образец, должна возрастать непрерывно и равномерно со
скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20-60 с после начала испытания.
Предел прочности при сжатии RСЖ, МПа (кгс/см2), образца вычисляют
по формуле:
P
RСЖ  ,
(1)
F
где Р — наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца,
МН (кгс);
F — площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее
арифметическое значение площадей верхней и нижней его поверхностей, м 2
(см2).
При вычислении предела прочности при сжатии образцов из двух целых
кирпичей толщиной 88 мм или из двух их половинок результаты испытаний
умножают на коэффициент 1,2.
При вычислении пределов прочности при сжатии образцов-кубов и образцов-цилиндров из природного камня результаты испытаний умножают на
коэффициент, указанный в таблице 1.
Таблица 1 – Переходные коэффициенты
Размер ребра куба или диаметра d
Коэффициент для
и высоты h цилиндра (d = h), мм
кубов
цилиндров
200
1,05

150
1,00
1,05
100
0,95
1,02
70
0,85
0,91
От 40 до 50
0,75
0,81
9
При вычислении предела прочности при сжатии образцов из керамического кирпича и камней пластического формования, изготовленных с использованием цементных растворных слоев для выравнивания поверхностей,
результаты испытаний умножают на переходной коэффициент К, который
определяется испытанием образцов, отобранных от десяти партий кирпича
или камней пластического формирования. От каждой партии испытывают 5
образцов, изготовленных с использованием растворных слоев для выравнивания поверхностей, и столько же образцов, подготовленных шлифованием,
гипсовым раствором или применяя прокладки из технического войлока, резинотканевых пластин, картона и других материалов.
Коэффициент К вычисляют по формуле:
R
K 1,
R2
где R1 — предел прочности при сжатии образцов, отобранных от десяти
партий кирпича или камней и изготовленных с использованием цементных
растворных слоев для выравнивания поверхностей, вычисленный как среднее
арифметическое значение результатов испытаний 50 образцов, МПа
(кгс/см2);
R2 — предел прочности при сжатии образцов, отобранных от десяти
партий кирпича или камней и подготовленных шлифованием, гипсовым раствором или применяя прокладки из технического войлока, резинотканевых
пластин, картона и других материалов, вычисленный как среднее арифметическое значение результатов испытаний 50 образцов, МПа (кгс/см2);
Предел прочности при сжатии образцов в партии вычисляют с точностью до 0,1 МПа (1 кгс/см2) как среднее арифметическое значение результатов испытаний установленного числа образцов.
3.2 Испытание образцов на изгиб
Образец устанавливают на двух опорах пресса. Нагрузку прикладывают
в середине пролета и равномерно распределяют по ширине образца согласно
чертежу. Нагрузка на образец должна возрастать непрерывно со скоростью,
обеспечивающей его разрушение через 20-60 с после начала испытаний.
Рис. 2. Схема испытания кирпича на изгиб
Предел прочности при изгибе RИЗГ, МПа (кгс/см2), образца вычисляют
по формуле:
10
RИЗГ 
3Pl
,
2bh 2
(2)
где Р — наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца,
МН (кгс);
l — расстояние между осями опор, м (см);
b — ширина образца, м (см);
h — высота образца посередине пролета без выравнивающего слоя, м
(см).
Предел прочности при изгибе образцов в партии вычисляют с точностью
до 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) как среднее арифметическое значение результатов
испытаний установленного числа образцов.
При вычислении предела прочности при изгибе образцов в партии не
учитывают образцы, пределы 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.
Полученные результаты испытаний сводятся в таблицу 2.
Номер
Наименование исварианта следуемого кера(звена) мического изделия
1
Предел прочности,
при сжатии
при изгибе
Кирпич стеновой одинарный
Данные таблицы 2 сравниваются с нормативными требованиями, приведенными в таблице А.1 в приложении А, и приходят к выводу, какой марке
соответствует испытуемое изделие.
11
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Лабораторная работа проводится с подгруппами в 10…12 студентов, которые разбиваются на звенья по 3…5 человека.
Каждому звену дается индивидуальное задание (табл. 3), решаемое расчетным и экспериментальным путем.
Таблица 3 – Варианты для проведения лабораторной работы
Номер
варианта
(звена)
Наименование исследуемого керамического изделия
Размеры изделия, мм
1
2
3
1
Кирпич стеновой одинарный
стеновой
2
Камень
венный
3
Кирпич стеновой модульных
размеров утолщенный
288х138х88
4
Камень стеновой модульных
размеров
288х138х138
5
Стеновой блок из керамобетна
200х200х400
12
обыкно-
250х120х65
250х120х138
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Номер звена № 9
Изделие: кирпич полнотелый.
13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Микульский, В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы): Учеб. издание. - М.: Издательство АСВ,
2004. -536 с.
2. Киреева, Ю.И. Современные строительные материалы и изделия /
Ю.И. Киреева. - Ростов н/Д.: Феникс, 2010. - 256 с.
3. Мороз, И.И. Технология строительной керамики: учебное пособие. - М.: Кнорус, 2011. -384 с.
4. Белов, В.В. Лабораторные определения свойств строительных
материалов / В.В. Белов, В.Б. Петропавловская, Ю.А. Шлапаков – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.
5. Современные строительные материалы. Технологии работ : справочное пособие. - М.: Стройинформ, 2007. - 720 с.
6. Основин, В.Н. Строительные материалы и конструкции / В.Н.
Основин, Л.Г. Основина, Л.В. Шуляков – Мн.: Ураджай, 2000. – 270 с.
7. ГОСТ 7025-91 – Кирпич и камни керамические и силикатные.
Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.
8. ГОСТ 530-95 – Кирпич и камни керамические. Технические
условия.
9. ГОСТ 7484-78 – Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия.
10. Худяков, В. А. Современные композиционные строительные материалы : учеб. пособие / В. А. Худяков, А. П. Прошин, С. Н. Кислицын. М.: АСВ, 2006. - 144 с.
14
Приложение А
Таблица А.1 – Средние нормативные значения испытания керамического кирпича и камней
2
Марка
изделия
300
250
200
175
150
125
100
75
Предел прочности, МПа (кгс/см )
при сжатии
при изгибе
полнотелого кирпича
кирпича полусухого прессовавсех видов изделий
пластического формования
ния
утолщенного кирпича
и пустотелого кирпича
Средний Наименьший для Средний для Наименьший Средний для Наименьший для Средний для Наименьший для
для
отдельного об- 5 образцов для отдельного 5 образцов
отдельного об5 образцов отдельного образца
5 образцов
разца
образца
разца
30,0 (300)
25,0 (250)
20,0 (200)
17,5 (175)
15,0 (150)
12,5 (125)
10,0 (100)
7,5 (75)
25,0 (250)
20,0 (200)
17,5 (175)
15,0 (150)
12,5 (125)
10,0 (100)
7,5 (75)
5,0 (50)
4,4 (44)
3,9 (39)
3,4 (34)
3,1 (31)
2,8 (28)
2,5 (25)
2,2 (22)
1,8 (18)
2,2 (22)
2,0 (20)
1,7 (17)
1,5 (15)
1,4 (14)
1,2 (12)
1,1 (11)
0,9 (9)
3,4 (34)
2,9 (29)
2,5 (25)
2,3 (23)
2,1 (21)
1,9 (19)
1,6 (16)
1,4 (14)
1,7 (17)
1,5 (15)
1,3 (13)
1,1 (11)
1,0 (10)
0,9 (9)
0,8 (8)
0,7 (7)
2,9 (29)
2,5 (25)
2,3 (23)
2,1 (21)
1,8 (18)
1,6 (16)
1,4 (14)
1,2 (12)
Для кирпича и камней с горизонтальным расположением пустот
100
75
50
35
25
10,0 (100)
7,5 (75)
5,0 (50)
3,5 (35)
2,5 (25)
Примечание
7,5 (75)
5,0 (50)
3,5 (35)
2,5 (25)
1,5 (15)
Предел прочности при изгибе определяют по фактической площади кирпича без вычета площади пустот.
15
1,5 (15)
1,3 (13)
1,1 (11)
1,0 (10)
0,9 (9)
0,8 (8)
0,7 (7)
0,6 (6)