Лабораторное занятие № 1 Определение объемной массы (средней плотности) материалов Цель работы. Углубление знаний свойств материалов, ознакомление с методами определения этих свойств. Приборы и материалы: весы, штангенциркуль, сосуд (вместимость 250 мл), образцы материалов, вода. Ход работы 1. Определение объемной массы образцов материалов правильной геометрической формы. Взвесить образец с точностью до 0,1 г. Измерить образец и вычислить его объем. Результаты записать в табл. 1.1. Таблица 1.1 Материал Форма образца образца Объем Масса Объемная масса образца, образца, г материала см3 Размеры образца, см ширина длина диаметр высота г/см3 Объемную массу материала определить по формуле г/см3 г/см3. 2. Определение объемной массы образцов материалов неправильной формы. Взвесить образец горной породы, а затем опустить его в сосуд с водой, определить объем образца как разницу отметок уровня воды в сосуде до погружения и после погружения образца. Результаты записать в табл. 1.2. Таблица 1.2 Материал образца Масса образца, г. Объем воды в сосуде, см3 до погружения образца после погружения образца Объем образца, см3 Объемная масса материала г/см3 кг/м3 Объемную массу материала определить по формуле. 3. Определение насыпной объемной массы материалов (насыпной плотности). Стандартную воронку заполнить материалом. В нижней части воронка имеет затвор. Под воронкой установить заранее взвешенный сосуд. Открыв затвор, медленно заполнить сосуд сыпучим материалом до образования пирамидки над ним. Затем пирамидку осторожно срезать линейкой и взвесить сосуд с материалом. Результаты записать в табл. 1.3. Таблица 1.3 Материал Объем сосуда. см3 сосуда 250 Насыпная объемная масса Масса, г сосуда с материалом материала г/см3 кг/м3 Насыпную объемную массу материала рассчитать по формуле Лабораторное занятие № 2 Исследование естественной каменной породы Цель работы. Изучение строительных свойств горных пород, а также факторов, влияющих на эти свойства. Приборы и материалы: шкала твердости минералов, капельница с соляной кислотой, набор минералов-эталонов, образцы минералов. Ход работы Ознакомление со свойствами минералов. Результаты исследования записать в табл. 2.1. Таблица 2.1 Внешние Твердость № признаки по минераобраз(цвет, логической ца блеск) шкале Отношение к соляной Структура кислоте Название минерала Название минерала Предел Объем, прочности масса на сжатие ВЫВОД: 1) по происхождению образец минерала № 1 относится к__________ группе. № 2 относится к____________ группе. 2) минералогический состав: образец № 1; образец № 2; 3) наличие пор: образец № 1; образец № 2; 4) применение в строительстве: образец № 1; образец № 2. Лабораторное занятие Ms 3 Исследование качества кирпича Цель работы. Углубление знаний о свойствах кирпича и ознакомление с методами определения качества кирпича, определение марки глиняного кирпича. Приборы и материалы: угольники стальные, линейки стальные, образцы кирпича, прессы гидравлические 5 т, 50 т. Ход работы 1. Оценка пригодности глиняного кирпича по внешним признакам: а) измерить искривления (а) поверхностей и ребер (см. рисунок). б) результаты измерений записать в табл. 3.1 Фактическое значение Показатель Размеры кирпича, мм: длина ширина толщина Искривления поверхностей и ребер, мм: по постели положку Количество сквозных трещин (на сторонах 250 х 65 мм) на всю толщину кирпича длиной до 40 мм включительно Качество обжига Таблица 3.! Отклонение, мм По ГОСТ 530-54 250 120 65 45 I в) на основании результатов измерений и сравнения их с требованиями ГОСТ оценить пригодность глиняного кирпича. Допускаемые отклонения размеров от размеров по ГОСТ не должны превышать по длине ±5 мм, по ширине ± 4 мм, по толщине ± 3 мм. 2. Определение предела прочности при сжатии кирпича по формуле Таблица 32 Показатель № образца 1 2 3 4 5 Размер постели образца, см: длина ширина Площадь рабочей грани F, см2 Разрушающая нагрузка Р. кг Предел прочности при сжатии σсж, кг/ см2 Предел прочности при сжатии σсж Па Средний предел прочности для 5 образцов σсж, кг/ см2 Средний предел прочности для 5 образцов σсж, Па 3. Вычисление предела прочности при изгибе σизг, в кг/ см2 по формуле где / — длина пролета между опорами, равная 20 см. Таблица 3.3 Показатель № образца 1 Размеры поперечного сечения образца по середине пролета, см: длина b ширина h Разрушающая нагрузка Р, кг Предел прочности при изгибе σизг, - кг/ см2 2 3 4 5 Предел прочности при изгибе σизг, - Па Средний предел прочности для 5 образцов, σизг, - кг/ см2 Средний предел прочности для 5 образцов, σизг, - Па ВЫВОД. Марку кирпича определяют по пределу прочности на сжатие и изгиб как среднее арифметическое результатов испытания пяти образцов. Применение в строительстве. Лабораторное занятие № 4 Определение твердости стали Цель работы. Изучение механических свойств стали и ознакомление с лабораторными методами определения этих свойств. Приборы и материалы: прибор Бринелля для определения твердости стали, лупа с микроделениями для измерения отпечатка шарика при вдавливании, образцы стали. Ход работы Твердость стали определяют вдавливанием в металлический образец под определенной нагрузкой стального шарика (метод Бринелля), алмазного конуса (метод Роквелла) или алмазной пирамидки (метод Виккерса). Между твердостью и другими свойствами (прочностью) существует определенная зависимость. Поэтому, определяя твердость, можно быстро и без разрушения контролировать качество металла. При определении твердости по методу Бринелля в поверхность образца вдавливают стальной шарик (закаленный). После снятия нагрузки на поверхности остается сферический отпечаток. Число твердости металла по Бринеллю рассчитывается по формуле (в кг/мм2). Выражая поверхность отпечатка через диаметр шарика D и диаметр отпечатка d, получаем формулу для определения числа твердости (в кг/мм2): Связь между пределом прочности стали при растяжении (кг/мм2) и ее твердостью выражается следующим образом: σв = 0,36HB. Результаты испытания записывают в следующей форме: Таблица 4.1 Величина Нагрузка Р, кг Диаметр шарика D, мм Диаметр отпечатка d, мм Твердость стали НВ, кг/мм2 Предел прочности стали, определенный по ее твердости σв, кг/мм2 Предел прочности стали, σв, Н/ мм2 Значение 10 Лабораторное занятие № 5 Испытание строительной воздушной извести Цель работы. Углубление знаний строительных свойств извести, изучение методов лабораторного определения этих свойств. Приборы и материалы: приборы для определения скорости гашения извести, технические весы с разновесами, секундомер, известь негашеная, сито № 063, сушильный шкаф, сито для просеивания извести. Ход работы 1. Определение скорости гашения извести. Установить скорость гашения извести посредством прибора и свести результаты в таблицу. Время от начала опыта, мин Температура, °С По данным таблицы построить график, откладывая по оси абсцисс время от начала опыта, по оси ординат — температуру, и по максимуму найти скорость гашения извести. t °С t, мин(с) ВЫВОД. По скорости гашения известь относится к быстрогасящейся (медленногасящейся). Если скорость гашения до 20 мин — известь быстрогасящаяся, если более 20 мин — медленногасящаяся. 2. Определение содержания непогасившихся зерен в воздушной извести. Определить содержание непогасившихся зерен извести, промывая струей воды известковое тесто на сите № 063. Оставшиеся на сите зерна высушить до постоянной массы при температуре 100-105 °С и взвесить. Содержание непогасившихся зерен (в %) вычислить по формуле: где А - содержание непогасившихся зерен, %; σ — остаток на сите, г; GT — навеска известкового теста массой 200 г; W— содержание воды в навеске известкового теста, г. ВЫВОД. По содержанию А - непогасившихся зерен известь относится к_________ сорту. Лабораторное занятие № 6 Испытание строительного гипса Цель работы. Углубление знаний строительных свойств гипса и изучение методов лабораторного определения этих свойств. Приборы и материалы: прибор Вика для определения сроков схватывания гипса, весы технические, чашка для приготовления гипсового теста, секундомер, гипс строительный, сито № 02, сушильный шкаф. Ход работы 1. Определение сроков схватывания гипсового теста. Сроки схватывания гипсового теста определяют посредством прибора Вика. Сделать эскиз прибора Вика в конце отчета. № замера Время замера, мин Глубина погружения иглы, мм Время с момента затвердения, мин За начало схватывания принимают время, прошедшее с момента затворения теста водой, до того момента, когда игла начинает не доходить до дна, а за конец схватывания — 1|ремя от начала затворения до момента, когда игла опустите» в тесто не более, чем на 0,5 мм. ВЫВОД. Начало схватывания через _____ мин ______ с. Конец схватывания через____ мин___ с. Гипс относится к группе А, (Б, В), т.е. быстросхватывающийся (нормальный, медленносхватывающийся). 2. Определение тонкости помола гипса. Тонкость помола гипса определяется при помощи сита № 02 (размер 0,2 х 0,2 мм), через которое просеивают пробу гипса (50 г), высушенную в течение 1 ч при t = 100-105 °С. Просеивание считается законченным, если в течение одной минуты через сито проходит не более 0,1 г гипса. Остаток взвешивают с точностью до 0,1 г на сите и по формуле определяют тонкость помола: где Т — тонкость помола, %; Р — масса остатка на сите, г; 50 — масса навески гипса, г. ВЫВОД. Если Т составляет не более 15 %, то гипс относится к 1 сорту, если Т - не более 30 %, то гипс — II сорта. Исследуемый гипс ________ сорта. Лабораторное занятие № 7 Определение физико-механических свойств цемента Цель работы. Углубление знаний строительных свойств портландцемента, изучение стандартных методов лабораторного определения этих свойств. Приборы и материалы: объемомер, весы, вода, цемент, сосуд вместимостью 250 см', сито № 008, стандартная воронка. Ход работы 1. Определение истинной плотности цемента. Объемомер заполняют водой до нижней нулевой черты. Отвешивают 50 г цемента. Затем небольшими порциями всыпают часть цемента (чтобы в шейке объемомера не образовались пробки). Остатки цемента взвешивают, определяют объем цемента, который находится в объемомере. Масса остатка Масса Масса навески порошка в Материал навески порошка после объемомере порошка, г опыта, г (m), г Цемент 50 1 Таблица 7.1 Истинная Объем поплотность рошка (V). см3 цемента, г/см3 Истинную плотность цемента р, г/ см3' рассчитывают по формуле: 2. Определение средней плотности цемента. Стандартную воронку заполняют цементом. Воронка имеет в нижней части затвор. Под воронку устанавливают сосуд (вместимостью 250 см"), который заранее взвешивают. Открыв затвор, медленно заполняют сосуд до образования пирамидки над ним. Затем пирамидку осторожно срезают линейкой и взвешивают сосуд с цементом. Таблица 7.2 Материал Цемент Объем сосуда (V), с м3 250 Масса, г сосуда с цемента сосуда цементом (т) Средняя плотность г/см3 кг/ м3 Среднюю плотность (в г/с м3) вычисляют по формуле: 3. Определение тонкости помола цемента. Отвешивают 50 г предварительно высушенного цемента, высыпают на сига № 008. После просеивания взвешивают остаток на сите. Тонкость помола определяется отношением массы остатка к первоначальной массе пробы с точностью до 0,1 %. Результаты испытаний записывают в следующей форме: Величина Масса навески цемента, г Масса остатка на сите, г Тонкость помола, % Значение 50 Остаток на сите не должен превышать 15 %. 4. Определение марки цемента. Изготовленные образцы балочек размером 40 х 40 х 160 мм из цементного раствора (1:3) выдерживают в течение 28 сут. Затем испытывают на гидравлическом прессе, вычисляя прочность на изгиб (в кг/ см2) по формуле: и предел прочности на сжатие (в кг/ см2) по формуле: Полученные значения величин следует выразить в Н/м2 (1 Н/м2 = 1 Па) σизг = ______ σсж = ______ Затем по таблицам определяют марку цемента (М-300,400, 500,600 и т.д.) Лабораторное занятие № 8 Качественная оценка мелкого (крупного) наполнители для бетона Цель работы. Познакомиться с методами определения свойств наполнителей бетона. Приборы и материалы: стандартный набор сит, весы, совок, чашка, песок (гравий или щебень). Ход работы 1. Определение зернового состава песка (щебня). Таблица 8.1 Размер отверстия сита. мм Масса частного остатка на сите г % Масса полного остатка на сите, % 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 Прошло через сито 0,14 ВЫВОД. Исследуемый песок (не) пригоден для приготовления бетонов и растворов. 2. Определение модуля крупности песка. Модуль крупности песка равен частному от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, т.е. ВЫВОД. По крупности исследуемый песок относится к средним (мелким, крупным) пескам. 3. Определение степени загрязненности песка. Пробу песка массой I кг промывают так, чтобы вода после промывки была чистая. Промытую часть песка высушивают и взвешивают. Результаты записывают в табл. 8.2. Таблица 8.2 Материал Песок Масса песка до промывки q, г 1000 Масса песка после промывки q1, г Степень загрязненности песка, % Степень загрязненности песка определяется по формуле: ВЫВОД. Для приготовления бетонов (растворов) песок использовать можно (нельзя, его нужно промыть). Допустимый процент загрязнения (пылевидные, глинистые) определяется промывкой водой: для бетона — 3%; для строительства автодорог — 5%; для кладочных растворов — 10 %; для штукатурных растворов — 15%. Лабораторное занятие № 9 Расчет состава бетонной смеси Цель работы. Рассчитать состав бетонной смеси (по массе и объему) при следующих данных: Wгр, % Величина Значение Марка бетона Rб Подвижность бетонной смеси а, см Марка цемента Rц, кг/см2 Наибольшая крупность гравия (щебня) К, мм Средняя плотность цемента ρц г/см3 Насыпная плотность цемента ρоц, г/см3 Средняя плотность песка ρп, г/см3 Насыпная плотность песка ρоп, г/см3 Средняя плотность гравия ρгр, г/см3 (щебня) ρщ, г/см3 Насыпная плотность гравия ρогр, г/см3 (щебня) ρощ, г/см3 Пустотность П Влажность песка Wп, % Влажность гравия Wгр, % (щебня) Wщ, % Ход решения: 1. Определить цементно-водное отношение по формуле: где А - коэффициент, учитывающий качество наполнителей. 2. По данной подвижности бетонной смеси и крупности гравия (щебня) по Таблице найти расход воды. Для данных условий расход воды В = _________ л/м3. 3. Вычислить расход цемента (в кг/м3) по формуле: 2. Определить расход гравия (щебня) (в кг/ м3) по формуле: 3. Определить расход гравия (щебня) (в кг/м3) по формуле: где α — коэффициент раздвижки зерен гравия (щебня) в зависимости от подвижности бетонной смеси. 5. Определить расход песка (в кг/м3) по формуле: 6. Получается следующий ориентировочный номинальный состав (в кг) бетонной смеси: Ц=_______. В = ________ Г(Щ) = ________ П =_______ Всего:_______ кг. 7. Пересчитать номинальный состав (в кг) бетонной смеси на полевой, учитывая влажность заполнителей: Ц = ______(так как он должен быть сухим); B=B-[WnП+Wгр(щ)Г(Щ)]; П = П + Wn П; Г(Щ) = Г(Щ)+ Wгр Г (Wщ Щ) Всего:____кг. 8. Определить производственный состав бетонной смеси: В = __________ . Лабораторное занятие № 10 Расчет дозировки составляющих бетонной смеси на замес бетоносмесителя (вместимость, л), м3 Исходные данные для расчета принимаются по данным лабораторного занятия № 8. Ход решения: 1. Рассчитать коэффициент выхода бетона: где насыпные плотности компонентов роц, роп, рогр, (рощ) — _______ кг/ м3. 2. Определить дозировку составляющих бетонной смеси (в кг) на один замес бетоносмесителя с полезным объемом (или вместимостью) барабана V = _____ м3 Щ=(β-V/1000)Ц = ______ . П=(β-V/1000)П = ______ . В=(β-V/1000)В = ______ . Г(Щ)=(β-V/1000)Г(Щ) = ______ . 3. Установить марки бетона. Из приготовленных замесов изготавливают пробные образцы куба размером 150 х 150 х150 мм, которые испытывают на сжатие через 28 сут. на гидравлическом прессе. По результатам испытаний уточняют водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной марки (М-200, -300, -400, -600). Литература 1. Попов Л.Н. Строительные материалы и детали. М: Стройиздат, 1986. 2. Захаров Б.В., Коптяев П.С. Промышленные материалы на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1986. 3. Попов Л.Н. Лабораторный практикум по предмету «Строительные материалы и детали». М.: Стройиздат, 1988.